JP2016173192A

JP2016173192A - 減温器

Info

Publication number: JP2016173192A
Application number: JP2015052347A
Authority: JP
Inventors: 菅　啓史; Hiroshi Suga; 啓史菅
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2016-09-29
Anticipated expiration: 2035-03-16
Also published as: JP6298417B2

Abstract

【課題】スプレー水管から噴霧されたスプレー水の保護管の表面への付着をより確実に防止すること。
【解決手段】過熱蒸気の流路１００Ａ内に流路１００Ａに交差して延在配置され内部に冷却用のスプレー水が供給されるスプレー水管２と、スプレー水管２に流路１００Ａの下流側に向けて設けられてスプレー水管２に供給されたスプレー水を噴霧可能に設けられた単孔３Ａのスプレーノズル３と、スプレー水管２の長手方向に沿って延在すると共にスプレー水管２の外周に間隔を保って配置され内部に過熱蒸気よりも低温であってスプレー水よりも高温のウォーミング蒸気が導入される保護管５と、保護管５にスプレーノズル３の位置に対応して開口して設けられた窓部６と、保護管５に窓部６の周囲に貫通して形成された複数の噴射孔７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、事業用ボイラや産業用ボイラにおいて過熱蒸気の過熱を低減する減温器に関する。

従来の減温器として、例えば、特許文献１および特許文献２に記載されている。特許文献１に記載の蒸気温度低減器は、スプレー水ノズルが取付けられ過熱蒸気の流路内に配されたスプレー水管の外周に間隔を保って、蒸気を噴出する開口を有する保護管を配置し、保護管の内部を低温蒸気管と連通するとともに、スプレー水管と保護管との間に低温蒸気を常に最低流量流し続ける手段を設けるものである。

また、特許文献２に記載の過熱低減器は、蒸気配管中に突出した冷却流体噴霧用のスプレーノズルと、その外側にスプレーノズル保護筒を設け、この保護筒の表面に冷却流体噴霧用開口窓を設けて、スプレー水を過熱蒸気流中に噴霧するとともに、スプレーノズルと保護筒との間の隙間に、過熱蒸気とスプレー水の中間温度の流体を流すようにした過熱低減器において、スプレーノズル保護筒の流体噴霧用開口窓の周辺に、過熱蒸気と冷却用スプレー水の中間温度の蒸気を噴出させる中間温度蒸気の噴出孔を設けたものである。

実公平６−０１２３３０号公報特許第４０５８６８１号公報

特許文献１および特許文献２では、スプレー水管やスプレーノズルに保護管を設けて過熱蒸気との温度差による熱応力を緩和するようにしている。また、特許文献２では、流体噴霧用開口窓から噴霧されたスプレー水が、スプレーノズル保護筒表面に巻き返ってきても、開口窓周辺に設けられた噴出孔より中間温度蒸気が噴出して、この巻返りのスプレー水を押し戻して保護筒表面に付着するのを防止するので、温度差による熱応力が低減され、保護筒の割れ等の損傷を防ぐようにしている。

しかし、特許文献２に係るスプレーノズルは、噴霧孔が多数設けられていることから、スプレー水の噴流が分散してしまい、巻返りが顕著である。この結果、特許文献２では、開口窓周辺に噴出孔があっても、巻返ったスプレー水のスプレーノズル保護筒表面への付着を防ぐ効果は低い。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、スプレー水管から噴霧されたスプレー水の保護管の表面への付着をより確実に防止することのできる減温器を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の減温器は、過熱蒸気の流路内に前記流路に交差して延在配置され内部に冷却用のスプレー水が供給されるスプレー水管と、前記スプレー水管に前記流路の下流側に向けて設けられて前記スプレー水管に供給された前記スプレー水を噴霧可能に設けられた単孔のスプレーノズルと、前記スプレー水管の長手方向に沿って延在すると共に前記スプレー水管の外周に間隔を保って配置され内部に前記過熱蒸気よりも低温であってスプレー水よりも高温の蒸気が導入される保護管と、前記保護管に前記スプレーノズルの位置に対応して開口して設けられた窓部と、前記保護管に前記窓部の周囲に貫通して形成された複数の噴射孔と、を備えることを特徴とする。

この減温器によれば、スプレー水がスプレーノズルの単孔から噴霧されることで過熱蒸気が減温される。また、保護管に供給された蒸気が窓部から吐出されることで、スプレーノズルの近傍において、スプレー水と過熱蒸気との温度差が低減される。即ち、保護管に供給された蒸気がスプレー水と過熱蒸気との温度差の緩衝材として緩衝部を形成する。しかも、スプレーノズルは、単孔であることから、スプレー水が単孔のみから噴霧されるため、当該単孔からの噴流の周囲にエゼクター効果が生じ、周囲の過熱蒸気を引き込む作用が生じる。この結果、保護管の外面を通過した後の過熱蒸気がスプレー水側に引き寄せられることで、スプレーノズルから噴出された直後のスプレー水の周囲でスプレーノズル側に巻き返る過熱蒸気の巻き返し領域が縮小され、スプレーノズル側への過熱蒸気の巻き返し量を低減することができる。そして、この過熱蒸気の巻き返しに対向するように噴射孔から蒸気が吐出されるため、スプレー水の作用で低減された過熱蒸気の巻き返しを噴射孔から吐出された蒸気によって抑制することができる。この結果、スプレー水管から噴霧されたスプレー水が過熱蒸気の巻き返しにより保護管の表面へ付着する事態をより確実に防止することができる。

また、本発明の減温器では、前記噴射孔は、前記保護管の周方向において前記窓部が設けられた範囲内であって、前記保護管の延在方向における前記窓部の両側に設けられていることを特徴とする。

この減温器によれば、保護管の外面を通過する過熱蒸気の過熱蒸気がスプレー水側に引き寄せられ、スプレーノズルから噴出された直後のスプレー水の周囲でスプレーノズル側に巻き返る過熱蒸気の巻き返し領域が縮小され、スプレーノズル側への過熱蒸気の巻き返し量を低減することにより、噴射孔は、保護管の周方向において窓部が設けられた範囲内であって、保護管の延在方向における窓部の両側のような範囲に設けるだけでも、過熱蒸気の巻き返しを吐出された蒸気によって抑制することができる。

また、本発明の減温器では、前記噴射孔は、前記保護管の周方向において前記窓部が設けられた位置に対して９０度の位置を含む範囲に設けられていることを特徴とする。

この減温器によれば、保護管の外面を通過し、保護管の外面から剥離する箇所の過熱蒸気の過熱蒸気に対し、噴射孔から吐出された蒸気によって過熱蒸気を保護管から遠ざけるように運動量を加えることになる。このため、過熱蒸気の主流と剥離領域の境界における過熱蒸気のせん断流の速度差が小さくなり、剥離した後の巻き返しの流渦の強さが低減される。この結果、スプレーノズル側に巻き返る過熱蒸気の逆流の速度が遅くなり、スプレー水が過熱蒸気の巻き返しにより保護管の表面へ付着する事態をより確実に防止することができる。

また、本発明の減温器では、前記噴射孔は、前記保護管の延在方向において前記流路の径方向に亘る範囲に設けられていることを特徴とする。

この減温器によれば、噴射孔から吐出された蒸気が流路の径方向に亘る範囲に及ぶため、スプレー水管から噴霧されたスプレー水が過熱蒸気の巻き返しにより保護管の表面へ付着する事態をより確実に防止することができる。

本発明によれば、スプレー水管から噴霧されたスプレー水の保護管の表面への付着をより確実に防止することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る減温器の概略構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る減温器におけるノズル部分の展開図である。図３は、本発明の実施形態に係る減温器における作用を示す説明図である。図４は、本発明の実施形態に係る減温器における保護管のノズル部分の他の例の展開図である。図５は、本発明の実施形態に係る減温器における保護管のノズル部分の他の例の展開図である。図６は、本発明の実施形態に係る減温器における他の例の作用を示す説明図である。図７は、本発明の実施形態に係る減温器における保護管のノズル部分の他の例の展開図である。図８は、本発明の実施形態に係る減温器における他の例の作用を示す説明図である。図９は、本発明の実施形態に係る減温器が適用されるボイラの概略構成図である。図１０は、本発明の実施形態に係る減温器が適用されるボイラの概略構成図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る減温器の概略構成図である。図２は、本実施形態に係る減温器における保護管のノズル部分の展開図である。図３は、本実施形態に係る減温器における作用を示す説明図である。

図１に示すように、減温器１は、過熱蒸気管１００の流路１００Ａ内に配置され、過熱蒸気を減温するものである。この減温器１は、スプレー水管２と、スプレーノズル３と、スプレー水管台４と、保護管５と、窓部６と、噴射孔７と、を備えている。

スプレー水管２は、過熱蒸気を通過させる過熱蒸気管１００の流路１００Ａ内に、流路１００Ａに交差して延在配置されている。スプレー水管２は、過熱蒸気管１００から外側に膨出して形成された膨出部１００Ｂ内に閉塞された先端が収納され、基端側が膨出部１００Ｂと対向する側で貫通して形成された貫通孔１００Ｃに挿通されている。このスプレー水管２は、貫通孔１００Ｃに挿通されて過熱蒸気管１００の外側に出た基端側から内部に冷却用のスプレー水が供給される。

スプレーノズル３は、スプレー水管２において過熱蒸気管１００の流路１００Ａ内の中央の位置に設けられている。スプレーノズル３は、スプレー水管２の内外に連通する単孔３Ａを有し、この単孔３Ａからスプレー水管２の内部に供給されたスプレー水を噴霧することが可能に設けられている。単孔３Ａは、過熱蒸気管１００の流路１００Ａにおける過熱蒸気の流通方向Ｖの下流側に向けて設けられている。即ち、スプレーノズル３は、過熱蒸気の流通方向Ｖの下流側に向けて、スプレー水を噴霧するように設けられている。このため、スプレー水は、過熱蒸気管１００の流路１００Ａ内に流通される過熱蒸気よりも高圧の水である。

スプレー水管台４は、過熱蒸気管１００の貫通孔１００Ｃに連通し、過熱蒸気管１００の外側に突出して設けられている。このスプレー水管台４は、スプレー水管２において貫通孔１００Ｃから過熱蒸気管１００の流路１００Ａ外に延出した部分の外周に間隔を保って配置されている。そして、スプレー水管台４は、突出端がスプレー水管２の外周に接合して間隔が閉塞されることで、スプレー水管２を支持している。

保護管５は、スプレー水管２の長手方向に沿って延在して設けられ、スプレー水管２の外周に間隔を保って配置されている。具体的に、保護管５は、スプレー水管２の閉塞された先端を、閉塞された先端で覆い、そこからスプレー水管２の長手方向に沿ってスプレー水管２の基端側に延在して設けられ、延在端が過熱蒸気管１００の貫通孔１００Ｃを通じて過熱蒸気管１００の外側に出てスプレー水管台４の内部に至り配置されている。そして、保護管５は、基端がスプレー水管台４の内面に接合されることで、スプレー水管台４の内部においてスプレー水管台４がスプレー水管２に接合して閉塞された突出側の空間に連通して設けられている。このスプレー水管台４の突出側の空間は、ウォーミング蒸気管４Ａが接続され、このウォーミング蒸気管４Ａからウォーミング蒸気が供給される。ウォーミング蒸気は、過熱蒸気管１００の流路１００Ａにおける過熱蒸気よりも低温の蒸気である。そして、ウォーミング蒸気は、スプレー水管台４の突出側の空間を介して保護管５内のスプレー水管２の外周との間隔に供給される。

窓部６は、保護管５においてスプレーノズル３の位置に対応して開口して設けられている。即ち、保護管５内のスプレー水管２の外周との間隔は、窓部６の位置であってスプレーノズル３の位置で過熱蒸気管１００の流路１００Ａ内に通じている。従って、保護管５内のスプレー水管２の外周との間隔に供給されたウォーミング蒸気は、窓部６から過熱蒸気管１００の流路１００Ａ内に吐出される。このため、ウォーミング蒸気は、過熱蒸気管１００の流路１００Ａ内に流通される過熱蒸気よりも低温であってスプレー水よりも高温であり、過熱蒸気よりも高圧の蒸気である。なお、窓部６は、その周縁にスプレーノズル３側（保護管５の内側）に向けて屈曲する鍔部６Ａが形成されている。

噴射孔７は、保護管５において窓部６の周囲で貫通して複数形成されている。従って、保護管５内のスプレー水管２の外周との間隔に供給されたウォーミング蒸気は、噴射孔７からも過熱蒸気管１００の流路１００Ａ内に吐出される。

本実施形態において、スプレーノズル３の単孔３Ａは、図２に示すように、過熱蒸気管１００の流路１００Ａにおける過熱蒸気の流通方向Ｖの下流側から見て、過熱蒸気管１００の流路１００Ａの中央に配置されている。また、窓部６は、単孔３Ａを中心とした位置に形成されている。そして、噴射孔７は、窓部６の周りを囲むように設けられ、かつ過熱蒸気管１００の流路１００Ａにおける過熱蒸気の流通方向Ｖの下流側に向く範囲に設けられている。

なお、過熱蒸気管１００の流路１００Ａ内において、本減温器１の過熱蒸気の流通方向Ｖの下流側にて過熱蒸気管１００の内面に沿って配置された筒部材は、減温器保護筒８である。

このように、本実施形態の減温器１は、過熱蒸気の流路１００Ａ内に流路１００Ａに交差して延在配置され内部に冷却用のスプレー水が供給されるスプレー水管２と、スプレー水管２に流路１００Ａの下流側に向けて設けられてスプレー水管２に供給されたスプレー水を噴霧可能に設けられた単孔３Ａのスプレーノズル３と、スプレー水管２の長手方向に沿って延在すると共にスプレー水管２の外周に間隔を保って配置され内部に過熱蒸気よりも低温であってスプレー水よりも高温のウォーミング蒸気が導入される保護管５と、保護管５にスプレーノズル３の位置に対応して開口して設けられた窓部６と、保護管５に窓部６の周囲に貫通して形成された複数の噴射孔７と、を備える。

この減温器１によれば、図３に示すように、スプレー水Ｓがスプレーノズル３の単孔３Ａから噴霧されることで過熱蒸気が減温される。また、ウォーミング蒸気が窓部６から吐出されることで、スプレーノズル３の近傍において、スプレー水Ｓと過熱蒸気との温度差が低減される。即ち、ウォーミング蒸気がスプレー水Ｓと過熱蒸気との温度差の緩衝材として緩衝部を形成する。

しかも、スプレーノズル３は、単孔３Ａであることから、スプレー水Ｓが単孔３Ａのみから噴霧されるため、図３に示すように、当該単孔３Ａからの噴流の周囲にエゼクター効果が生じ、周囲の過熱蒸気を一点鎖線から破線で示すように引き込む作用が生じる。この結果、保護管５の外面を通過した後の過熱蒸気がスプレー水Ｓ側に引き寄せられることで、スプレーノズル３から噴出された直後のスプレー水Ｓの周囲でスプレーノズル３側に巻き返る過熱蒸気の巻き返し領域が縮小され、スプレーノズル３側への過熱蒸気の巻き返し量を低減することができる。そして、この過熱蒸気の巻き返しに対向するように噴射孔７からウォーミング蒸気Ｗが吐出されるため、スプレー水Ｓの作用で低減された過熱蒸気の巻き返しを噴射孔７から吐出されたウォーミング蒸気Ｗによって抑制することができる。この結果、スプレー水管２から噴霧されたスプレー水Ｓが過熱蒸気の巻き返しにより保護管５の表面へ付着する事態をより確実に防止することができる。従って、スプレー水Ｓの保護管５の表面への付着で温度差による熱応力がより低減され、保護管の割れなどの損傷を確実に防ぐことができる。

図４は、本施形態に係る減温器における保護管のノズル部分の他の例の展開図である。図５は、本実施形態に係る減温器における保護管のノズル部分の他の例の展開図である。図６は、本実施形態に係る減温器における他の例の作用を示す説明図である。

なお、図４〜図６に示す形態は、図２および図３に示す形態に対して噴射孔７の配置が異なり、他の構成は同様であるため、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

噴射孔７は、保護管５において窓部６の周囲で貫通して複数形成されている。具体的に、図４および図５に示すように、噴射孔７は、保護管５の周方向において窓部６が設けられた範囲内であって、保護管５の延在方向における窓部６の両側に設けられている。

本実施形態において、スプレーノズル３の単孔３Ａは、図４および図５に示すように、過熱蒸気管１００の流路１００Ａにおける過熱蒸気の流通方向Ｖの下流側から見て、過熱蒸気管１００の流路１００Ａの中央に配置されている。また、窓部６は、単孔３Ａを中心とした位置に形成されている。そして、噴射孔７は、保護管５の周方向において窓部６が設けられた範囲内であって、保護管５の延在方向における窓部６の両側に設けられていることで、過熱蒸気管１００の流路１００Ａにおける過熱蒸気の流通方向Ｖの下流側に向く範囲に設けられている。しかも、噴射孔７は、保護管５の延在方向における窓部６の両側であって、過熱蒸気管１００の流路１００Ａの径方向に至る範囲となる保護管５全体に及んで設けられている。

このように、本実施形態の減温器１は、過熱蒸気の流路１００Ａ内に流路１００Ａに交差して延在配置され内部に冷却用のスプレー水が供給されるスプレー水管２と、スプレー水管２に流路１００Ａの下流側に向けて設けられてスプレー水管２に供給されたスプレー水を噴霧可能に設けられた単孔３Ａのスプレーノズル３と、スプレー水管２の長手方向に沿って延在すると共にスプレー水管２の外周に間隔を保って配置され内部に過熱蒸気よりも低温であってスプレー水よりも高温のウォーミング蒸気が導入される保護管５と、保護管５にスプレーノズル３の位置に対応して開口して設けられた窓部６と、保護管５に窓部６の周囲に貫通して形成された複数の噴射孔７と、を備え、噴射孔７は、保護管５の周方向において窓部６が設けられた範囲内であって、保護管５の延在方向における窓部６の両側に設けられている。

この減温器１によれば、図６に示すように、スプレー水Ｓがスプレーノズル３の単孔３Ａから噴霧されることで過熱蒸気が減温される。また、ウォーミング蒸気が窓部６から吐出されることで、スプレーノズル３の近傍において、スプレー水Ｓと過熱蒸気との温度差が低減される。即ち、ウォーミング蒸気がスプレー水Ｓと過熱蒸気との温度差の緩衝材として緩衝部を形成する。

しかも、スプレーノズル３は、単孔３Ａであることから、スプレー水Ｓが単孔３Ａのみから噴霧されるため、図６に示すように、当該単孔３Ａからの噴流の周囲にエゼクター効果が生じ、周囲の過熱蒸気を引き込む作用が生じる。この結果、保護管５の外面を通過した後の過熱蒸気がスプレー水Ｓ側に引き寄せられることで、スプレーノズル３から噴出された直後のスプレー水Ｓの周囲でスプレーノズル３側に巻き返る過熱蒸気の巻き返し領域が縮小され、スプレーノズル３側への過熱蒸気の巻き返し量を低減することができる。そして、この過熱蒸気の巻き返しに対向するように噴射孔７からウォーミング蒸気Ｗが吐出されるため、スプレー水Ｓの作用で低減された過熱蒸気の巻き返しを噴射孔７から吐出されたウォーミング蒸気Ｗによって抑制することができる。この結果、スプレー水管２から噴霧されたスプレー水Ｓが過熱蒸気の巻き返しにより保護管５の表面へ付着する事態をより確実に防止することができる。従って、スプレー水Ｓの保護管５の表面への付着で温度差による熱応力がより低減され、保護管５の割れなどの損傷を確実に防ぐことができる。

また、上記のごとく、保護管５の外面を通過する過熱蒸気がスプレー水Ｓ側に引き寄せられ、スプレーノズル３から噴出された直後のスプレー水Ｓの周囲でスプレーノズル３側に巻き返る過熱蒸気の巻き返し領域が縮小され、スプレーノズル３側への過熱蒸気の巻き返し量を低減することにより、噴射孔７は、保護管５の周方向において窓部６が設けられた範囲内であって、保護管５の延在方向における窓部６の両側のような範囲に設けただけでも、過熱蒸気の巻き返しを吐出されたウォーミング蒸気Ｗによって抑制することができる。

また、噴射孔７が、保護管５の延在方向において流路１００Ａの径方向に亘る範囲に設けられていることで、噴射孔７から吐出されたウォーミング蒸気Ｗが流路１００Ａの径方向に亘る範囲に及ぶため、スプレー水管２から噴霧されたスプレー水Ｓが過熱蒸気の巻き返しにより保護管５の表面へ付着する事態をより確実に防止することができる。

図７は、本実施形態に係る減温器における保護管のノズル部分の他の例の展開図である。図８は、本実施形態に係る減温器における他の例の作用を示す説明図である。

なお、図７および図８に示す形態は、図２および図３に示す形態に対して噴射孔７の配置が異なり、他の構成は同様であるため、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

噴射孔７は、保護管５において窓部６の周囲で貫通して複数形成されている。具体的に、図７に示すように、噴射孔７は、保護管５の周方向において窓部６が設けられた位置に対して９０度の位置を含む範囲に設けられている。

本実施形態において、スプレーノズル３の単孔３Ａは、図７に示すように、過熱蒸気管１００の流路１００Ａにおける過熱蒸気の流通方向Ｖの下流側から見て、過熱蒸気管１００の流路１００Ａの中央に配置されている。また、窓部６は、単孔３Ａを中心とした位置に形成されている。そして、噴射孔７は、保護管５の周方向において窓部６が設けられた位置に対して９０度の位置を含む範囲に設けられていることで、過熱蒸気管１００の流路１００Ａにおける過熱蒸気の流通方向Ｖに対して９０度傾いて向く範囲に設けられている。しかも、噴射孔７は、保護管５の延在方向において、過熱蒸気管１００の流路１００Ａの径方向に至る範囲となる保護管５全体に及んで設けられている。

このように、本実施形態の減温器１は、過熱蒸気の流路１００Ａ内に流路１００Ａに交差して延在配置され内部に冷却用のスプレー水が供給されるスプレー水管２と、スプレー水管２に流路１００Ａの下流側に向けて設けられてスプレー水管２に供給されたスプレー水を噴霧可能に設けられた単孔３Ａのスプレーノズル３と、スプレー水管２の長手方向に沿って延在すると共にスプレー水管２の外周に間隔を保って配置され内部に過熱蒸気よりも低温であってスプレー水よりも高温のウォーミング蒸気が導入される保護管５と、保護管５にスプレーノズル３の位置に対応して開口して設けられた窓部６と、保護管５に窓部６の周囲に貫通して形成された複数の噴射孔７と、を備え、噴射孔７は、保護管５の周方向において窓部６が設けられた位置に対して９０度の位置を含む範囲に設けられている。本実施形態では、図７に示すように、噴射孔７は、保護管５の周方向において窓部６が設けられた位置に対して８０度〜９０度の範囲に設けられている。また、図には明示しないが、噴射孔７は、保護管５の周方向において窓部６が設けられた位置に対して８０度〜１２０度の範囲に設けられていればよい。

この減温器１によれば、図８に示すように、スプレー水Ｓがスプレーノズル３の単孔３Ａから噴霧されることで過熱蒸気が減温される。また、ウォーミング蒸気が窓部６から吐出されることで、スプレーノズル３の近傍において、スプレー水Ｓと過熱蒸気との温度差が低減される。即ち、ウォーミング蒸気がスプレー水Ｓと過熱蒸気との温度差の緩衝材として緩衝部を形成する。

しかも、スプレーノズル３は、単孔３Ａであることから、スプレー水Ｓが単孔３Ａのみから噴霧されるため、図８に示すように、当該単孔３Ａからの噴流の周囲にエゼクター効果が生じ、周囲の過熱蒸気を引き込む作用が生じる。この結果、保護管５の外面を通過した後の過熱蒸気がスプレー水Ｓ側に引き寄せられることで、スプレーノズル３から噴出された直後のスプレー水Ｓの周囲でスプレーノズル３側に巻き返る過熱蒸気の巻き返し領域が縮小され、スプレーノズル３側への過熱蒸気の巻き返し量を低減することができる。そして、この過熱蒸気の巻き返しに対向するように噴射孔７からウォーミング蒸気Ｗが吐出されるため、スプレー水Ｓの作用で低減された過熱蒸気の巻き返しを噴射孔７から吐出されたウォーミング蒸気Ｗによって抑制することができる。この結果、スプレー水管２から噴霧されたスプレー水Ｓが過熱蒸気の巻き返しにより保護管５の表面へ付着する事態をより確実に防止することができる。従って、スプレー水Ｓの保護管５の表面への付着で温度差による熱応力がより低減され、保護管５の割れなどの損傷を確実に防ぐことができる。

しかも、噴射孔７が、保護管５の周方向において窓部６が設けられた位置に対して９０度の位置を含む範囲に設けられていることで、図８に示すように、保護管５の外面を通過し、保護管５の外面から剥離する箇所の過熱蒸気に対し、ウォーミング蒸気Ｗによって過熱蒸気を保護管５から遠ざけるように運動量を加えることになる。このため、過熱蒸気の主流と剥離領域の境界における過熱蒸気のせん断流の速度差が小さくなり、剥離した後の巻き返しの流渦の強さが低減される。この結果、スプレーノズル３側に巻き返る過熱蒸気の逆流の速度が遅くなり、スプレー水Ｓが過熱蒸気の巻き返しにより保護管５の表面へ付着する事態をより確実に防止することができる。

図９は、本実施形態に係る減温器が適用されるボイラの概略構成図である。図１０は、本実施形態に係る減温器が適用されるボイラの概略構成図である。

ここで、上述した減温器１が適用されるボイラについて説明する。図９に示すボイラは、ボイラ１０で燃料を燃焼させて蒸気を発生させ、当該蒸気で蒸気タービン１１を回して発電するコンベンショナル発電プラントにおけるコンベンショナルボイラである。

即ち、ボイラ１０の火炉２１内において壁管２１Ａを流通する水が、ボイラ１０の燃焼装置２２により加熱される。燃焼装置２２により加熱された水は、汽水分離器２３を通って過熱器２４に流入するまでの間に蒸気となる。この蒸気は、過熱器２４および主蒸気配管（本実施形態の過熱蒸気管１００に相当する）２６を順に通って、蒸気タービン１１に供給される。蒸気タービン１１に供給された蒸気は、高圧タービン３１、低温再熱蒸気配管２７、再熱器２５、高温再熱蒸気配管（本実施形態の過熱蒸気管１００に相当する）２８、中圧タービン３２、低圧タービン３３を順に通って、復水器１２に流入する。このとき、蒸気タービン１１は、流通した蒸気により回転することで、蒸気タービンロータ３４を介して発電機１３を回転駆動させ、発電機１３において電力を発生させる。復水器１２に流入した蒸気は、冷却ライン３６によって凝集されることで水に戻される。復水器１２で凝集された水は、火炉２１内の壁管２１Ａへ供給される。

また、図１０に示すボイラは、ガスタービン４１と蒸気タービン４２を動力として発電を行うコンバインドサイクル発電プラントにおいて、ガスタービン４１からの排ガス（高温排気）を取り入れて蒸気タービン４２に供給する蒸気を発生する排熱回収ボイラ４０である。

即ち、ガスタービン４１は、圧縮機５１で圧縮された圧縮空気と燃料との混合気を燃焼器５２で燃焼して発生した燃焼ガスによりタービン５３が回転駆動されることで、ガスタービンロータ５４を介して発電機４３を回転駆動させ、発電機４３において電力を発生させる。そして、タービン５３を回転駆動させた燃焼ガスは、排ガスとして排熱回収ボイラ４０に送られる。この排熱回収ボイラ４０は、過熱器６１に供給される水が排ガスと熱交換して蒸気となる。この蒸気は、過熱器６１および主蒸気配管（本実施形態の過熱蒸気管１００に相当する）６２を順に通って、蒸気タービン４２に供給される。蒸気タービン４２は、流通した蒸気により回転することで、蒸気タービンロータ６３を介して発電機４４を回転駆動させ、発電機４４において電力を発生させる。

本実施形態の減温器１は、ボイラ１０，４０において、蒸気タービン１１，４２に流入する蒸気の過熱度が高い場合、この蒸気の過熱度をスプレー水により調整するために適用される。

１減温器
２スプレー水管
３スプレーノズル
３Ａ単孔
５保護管
６窓部
７噴射孔
１００過熱蒸気管
１００Ａ流路

Claims

過熱蒸気の流路内に前記流路に交差して延在配置され内部に冷却用のスプレー水が供給されるスプレー水管と、
前記スプレー水管に前記流路の下流側に向けて設けられて前記スプレー水管に供給された前記スプレー水を噴霧可能に設けられた単孔のスプレーノズルと、
前記スプレー水管の長手方向に沿って延在すると共に前記スプレー水管の外周に間隔を保って配置され内部に前記過熱蒸気よりも低温であってスプレー水よりも高温の蒸気が導入される保護管と、
前記保護管に前記スプレーノズルの位置に対応して開口して設けられた窓部と、
前記保護管に前記窓部の周囲に貫通して形成された複数の噴射孔と、
を備えることを特徴とする減温器。
前記噴射孔は、前記保護管の周方向において前記窓部が設けられた範囲内であって、前記保護管の延在方向における前記窓部の両側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の減温器。
前記噴射孔は、前記保護管の周方向において前記窓部が設けられた位置に対して９０度の位置を含む範囲に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の減温器。
前記噴射孔は、前記保護管の延在方向において前記流路の径方向に亘る範囲に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の減温器。