JP2017160878A - Injector type pressure increasing device and rankine cycle system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はインジェクタ型昇圧装置、及び該インジェクタ型昇圧装置を適用したランキンサイクルシステムに関する。 The present invention relates to an injector type booster and a Rankine cycle system to which the injector booster is applied.
ランキンサイクルシステムを利用した発電プラントにおいて、復水器で凝縮した水は給水ポンプによって昇圧されてボイラ等の蒸気発生器に供給される。
ボイラに供給される供給水は、ボイラで発生する蒸気の圧力に対抗して送り込まれるため、発生する蒸気圧より高い圧力で供給されることが要求される。そのため、給水ポンプの消費動力が大きいという問題がある。
In a power plant using a Rankine cycle system, water condensed in a condenser is boosted by a feed water pump and supplied to a steam generator such as a boiler.
Since the supply water supplied to the boiler is fed against the steam pressure generated in the boiler, it is required to be supplied at a pressure higher than the generated steam pressure. Therefore, there is a problem that the power consumption of the water supply pump is large.
この給水ポンプの消費動力を低減できるものとして、例えば特許文献１には発電プラントの給水加熱システムにおいて復水器から流出する流出水をインジェクタで昇圧して蒸気発生器に供給する技術が開示されている。
また、特許文献１には、蒸気インジェクタに入力される流出水の圧力あるいは温度を調整する調整手段を設けることも記載されている（特許文献１の請求項８参照）。
For example, Patent Document 1 discloses a technique for boosting spilled water flowing out from a condenser in a feed water heating system of a power plant and supplying the spilled water to a steam generator in order to reduce power consumption of the feed water pump. Yes.
Patent Document 1 also describes that an adjusting means for adjusting the pressure or temperature of the effluent water input to the steam injector is provided (see claim 8 of Patent Document 1).
インジェクタが昇温・昇圧装置として機能するためには、インジェクタに供給される液体は十分な過冷却度を有している必要がある。一方、復水器からの流出水はほぼ飽和状態で過冷却度がほとんどない状態である。
そこで、特許文献１においては調整手段によって液体の過冷却度を増すようにしているものと考えられる。
In order for the injector to function as a temperature raising / boosting device, the liquid supplied to the injector needs to have a sufficient degree of supercooling. On the other hand, the effluent from the condenser is almost saturated and has almost no degree of supercooling.
Therefore, in Patent Document 1, it is considered that the degree of supercooling of the liquid is increased by the adjusting means.
しかしながら、インジェクタが実際に作動するための駆動用蒸気と該駆動用蒸気を凝縮する水の条件については何らの開示もされておらず、またこれらインジェクタに入力される蒸気や水を制御することについても開示がないため、発電プラントを安定的に運転することができないと考えられる。 However, there is no disclosure about the conditions for the driving steam for actually operating the injector and the water for condensing the driving steam, and the control of the steam and water input to these injectors. Is not disclosed, it is considered that the power plant cannot be operated stably.
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、インジェクタを安定的に作動させて昇圧を確実にできるインジェクタ型昇圧装置及び該インジェクタ型昇圧装置を適用したランキンサイクルシステムを提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides an injector type booster capable of reliably boosting the pressure by stably operating the injector, and a Rankine cycle system to which the injector type booster is applied. It is an object.
（１）本発明に係るインジェクタ型昇圧装置は、蒸気と液体を供給して前記液体の圧力を昇圧するインジェクタと、前記液体の圧力を前記インジェクタに供給する液体の圧力に昇圧する昇圧ポンプと、前記インジェクタに供給する蒸気の流量を調整する流量調整弁と、前記インジェクタに供給する液体の流量、温度及び圧力を検出する第１検出手段と、前記インジェクタに供給する蒸気の流量、温度及び圧力を検出する第２検出手段と、前記インジェクタにおける蒸気と液体との混合部における圧力を検出する第３検出手段と、前記第１検出手段、第２検出手段及び第３検出手段の検出値を入力して前記インジェクタに供給される液体及び蒸気の入口条件を演算して該演算結果に基づいて前記昇圧ポンプ及び／又は前記流量調整弁を制御する演算制御手段とを有することを特徴とするものである。 (1) An injector booster according to the present invention includes an injector that supplies steam and liquid to increase the pressure of the liquid, a booster pump that increases the pressure of the liquid to the pressure of the liquid supplied to the injector, A flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate of steam supplied to the injector, first detection means for detecting the flow rate, temperature and pressure of liquid supplied to the injector, and the flow rate, temperature and pressure of steam supplied to the injector. The detection values of the second detection means to detect, the third detection means for detecting the pressure in the vapor and liquid mixing part in the injector, and the detection values of the first detection means, the second detection means and the third detection means are inputted. Calculating the inlet conditions of the liquid and vapor supplied to the injector and controlling the booster pump and / or the flow rate adjusting valve based on the calculation result It is characterized in that it has a calculation control means.
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記インジェクタに供給する蒸気の流量をMs、前記インジェクタに供給する蒸気の比エンタルピーをhs、蒸気と液体の混合部の圧力をP*、P*における前記液体の飽和液比エンタルピーをh*、前記インジェクタに供給する液体の流量をMw、前記インジェクタに供給する液体の比エンタルピーをhwとし、Ms(hs−h*)＝ｘで定義されるパラメータをx、Mw(h*−hw)＝yで定義されるパラメータをyとしたときに、前記演算制御手段は、前記入口条件として前記ｘ及びｙの値を演算し、1.5≦y/x≦3となるように、前記昇圧ポンプ及び／又は前記流量調整弁を制御することを特徴とするものである。 (2) Further, in the above (1), the flow rate of the steam supplied to the injector is Ms, the specific enthalpy of the steam supplied to the injector is hs, the pressure of the mixing portion of the steam and the liquid is P *, The saturated liquid specific enthalpy at P * is defined as h *, the flow rate of the liquid supplied to the injector is Mw, the specific enthalpy of the liquid supplied to the injector is hw, and Ms (hs−h *) = x. When the parameter defined by x and Mw (h * −hw) = y is y, the calculation control means calculates the values of x and y as the inlet condition, and 1.5 ≦ y / The boost pump and / or the flow rate adjusting valve are controlled so that x ≦ 3.
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のインジェクタ型昇圧装置を備えたランキンサイクルシステムであって、
蒸気を発生させる蒸気発生器と、該蒸気発生器で発生した蒸気によって駆動する蒸気タービンと、該蒸気タービンから吐出された蒸気を凝縮する凝縮器とを有し、
凝縮器で凝縮された液体を昇圧ポンプで昇圧した中間昇圧液と前記蒸気タービンから抽出した蒸気を前記インジェクタに供給して前記中間昇圧液をさらに昇圧して前記蒸気発生器に供給することを特徴とするものである。
(3) Moreover, it is a Rankine cycle system provided with the injector type | mold pressure | voltage riser as described in said (1) or (2),
A steam generator that generates steam; a steam turbine that is driven by the steam generated by the steam generator; and a condenser that condenses the steam discharged from the steam turbine,
An intermediate pressurization liquid obtained by increasing the pressure of a liquid condensed by a condenser by a booster pump and steam extracted from the steam turbine are supplied to the injector, and the intermediate pressurization liquid is further pressurized and supplied to the steam generator. It is what.
本発明に係るインジェクタ型昇圧装置においては、蒸気と液体を供給して前記液体の圧力を昇圧するインジェクタと、前記液体の圧力を前記インジェクタに供給する液体の圧力に昇圧する昇圧ポンプと、前記インジェクタに供給する蒸気の流量を調整する流量調整弁と、前記インジェクタに供給する液体の流量、温度及び圧力を検出する第１検出手段と、前記インジェクタに供給する蒸気の流量、温度及び圧力を検出する第２検出手段と、前記インジェクタにおける蒸気と液体との混合部における圧力を検出する第３検出手段と、前記第１検出手段、第２検出手段及び第３検出手段の検出値を入力して前記インジェクタに供給される液体及び蒸気の入口条件を演算して該演算結果に基づいて前記昇圧ポンプ及び／又は前記流量調整弁を制御する演算制御手段とを有することにより、インジェクタが常に適正に作動する条件に制御でき、これによってインジェクタを常に適正に作動させて液体の昇圧をすることができる。 In the injector type pressure booster according to the present invention, an injector for boosting the pressure of the liquid by supplying vapor and liquid, a booster pump for boosting the pressure of the liquid to the pressure of the liquid supplied to the injector, and the injector A flow rate adjusting valve for adjusting a flow rate of steam supplied to the first detector, first detection means for detecting a flow rate, temperature and pressure of liquid supplied to the injector, and detecting a flow rate, temperature and pressure of steam supplied to the injector. The second detection means, the third detection means for detecting the pressure in the vapor and liquid mixing section in the injector, the detection values of the first detection means, the second detection means, and the third detection means are inputted, and The inlet condition of the liquid and vapor supplied to the injector is calculated, and the booster pump and / or the flow rate adjusting valve is controlled based on the calculation result. By having the arithmetic control unit can be controlled in terms of operating the injector is always properly, thereby making it possible to always properly operate the injector to the boosting of the liquid.
本発明のインジェクタ型昇圧装置をランキンサイクルシステムに適用したものを例示して以下説明する。
本実施の形態に係るランキンサイクルシステム１は、図１に示すように、蒸気を発生させる蒸気発生器３と、蒸気発生器３で発生した蒸気によって駆動する蒸気タービン５と、蒸気タービン５から流出された蒸気を凝縮する凝縮器７と、蒸気タービン５から抽出した蒸気と凝縮器７で凝縮された液体を供給して凝縮器で凝縮された液体を昇圧して蒸気発生器３に供給するインジェクタ型昇圧装置２０とを備えている。
An example in which the injector booster of the present invention is applied to a Rankine cycle system will be described below.
As shown in FIG. 1, the Rankine cycle system 1 according to the present embodiment includes a steam generator 3 that generates steam, a steam turbine 5 that is driven by steam generated by the steam generator 3, and an outflow from the steam turbine 5. A condenser 7 for condensing the generated steam, and an injector for supplying the steam extracted from the steam turbine 5 and the liquid condensed in the condenser 7 to increase the pressure of the liquid condensed in the condenser and supplying the liquid to the steam generator 3 And a mold booster 20.
インジェクタ型昇圧装置２０は、凝縮器７で凝縮された液体を所定の圧力に昇圧する昇圧ポンプ９と、蒸気タービン５から抽出した蒸気の流量を調整する流量調整弁１１と、昇圧ポンプ９から所定の圧力に昇圧した液体の供給を受けると共に流量調整弁１１で流量調整された蒸気の供給を受けるインジェクタ１３と、インジェクタ１３に供給する液体の流量、温度及び圧力を検出する第１検出手段１５と、インジェクタ１３に供給する蒸気の流量、温度及び圧力を検出する第２検出手段１７と、インジェクタ１３における蒸気と液体との混合部における圧力を検出する第３検出手段１８と、第１検出手段１５、第２検出手段１７及び第３検出手段１８の検出値を入力してインジェクタ１３に供給される液体及び蒸気の入口条件を演算して該演算結果に基づいて昇圧ポンプ９及び／又は流量調整弁１１を制御する演算制御手段１９とを有している。
以下、各構成を詳細に説明する。
The injector type pressure increasing device 20 includes a pressure increasing pump 9 for increasing the pressure of the liquid condensed by the condenser 7 to a predetermined pressure, a flow rate adjusting valve 11 for adjusting the flow rate of the steam extracted from the steam turbine 5, and a predetermined pressure from the pressure increasing pump 9. An injector 13 which receives the supply of the liquid whose pressure has been increased to the pressure of the gas and the supply of the steam whose flow rate is adjusted by the flow rate adjusting valve 11, and a first detection means 15 which detects the flow rate, temperature and pressure of the liquid supplied to the injector 13. The second detection means 17 for detecting the flow rate, temperature and pressure of the steam supplied to the injector 13, the third detection means 18 for detecting the pressure in the mixing portion of the steam and the liquid in the injector 13, and the first detection means 15 The detection values of the second detection means 17 and the third detection means 18 are inputted to calculate the inlet conditions of the liquid and vapor supplied to the injector 13 and perform the calculation. And an arithmetic control unit 19 for controlling the boost pump 9 and / or flow control valve 11 based on the results.
Hereinafter, each configuration will be described in detail.
＜蒸気発生器＞
蒸気発生器３は、蒸気タービン５の駆動源となる蒸気を発生させるものであり、一般的にはボイラである。
<Steam generator>
The steam generator 3 generates steam serving as a drive source for the steam turbine 5 and is generally a boiler.
＜蒸気タービン＞
蒸気タービン５は、蒸気発生器３で発生させた蒸気を供給して回転駆動するものであり、発電機等（図示せず）が連結される。
なお、蒸気タービン５からはインジェクタ１３に供給する蒸気を抽出できるようになっている。
<Steam turbine>
The steam turbine 5 is driven to rotate by supplying steam generated by the steam generator 3, and is connected to a generator or the like (not shown).
Note that steam supplied to the injector 13 can be extracted from the steam turbine 5.
＜凝縮器＞
凝縮器７は蒸気タービン５から流出した蒸気を、海水などの冷却媒体（図示せず）で冷却して凝縮するものであり、凝縮器７で凝縮された液体はほぼ飽和液状態にある。
<Condenser>
The condenser 7 cools and condenses the steam flowing out from the steam turbine 5 with a cooling medium (not shown) such as seawater, and the liquid condensed in the condenser 7 is almost in a saturated liquid state.
＜昇圧ポンプ＞
昇圧ポンプ９は、凝縮器７で凝縮された液体（流出して昇圧ポンプに供給される液は以下、供給液という）を所定の中間圧力に昇圧するものである（中間圧力まで昇圧された液体は以下、中間昇圧液という）。昇圧ポンプ９の目的は、供給液の圧力を昇圧することで、インジェクタに供給される液体の過冷却度を増すことにあり、蒸気発生器３に供給される液体に要求される圧力（以下、蒸気発生器圧力という）よりも低くてよい。
凝縮器７からの供給液は、蒸気タービン５から抽出される蒸気よりは低温であるが、ほぼ飽和状態であり過冷却度がほとんどない。換言すると、加熱されたり減圧されたりするとすぐに沸騰する状態である。そのため、凝縮器７からの供給液で蒸気を冷却して凝縮させようとすると、逆に供給液が蒸気により加熱されて沸騰してしまい、蒸気を凝縮することができない。昇圧ポンプ９は、供給液を昇圧して過冷却度を増すことが目的である。
<Pressure pump>
The booster pump 9 boosts the liquid condensed in the condenser 7 (the liquid that flows out and is supplied to the booster pump is hereinafter referred to as supply liquid) to a predetermined intermediate pressure (the liquid that has been pressurized to the intermediate pressure). Is hereinafter referred to as an intermediate pressor solution). The purpose of the booster pump 9 is to increase the supercooling degree of the liquid supplied to the injector by increasing the pressure of the supply liquid, and the pressure required for the liquid supplied to the steam generator 3 (hereinafter, referred to as “pressure”). Lower than the steam generator pressure).
The feed liquid from the condenser 7 is at a lower temperature than the steam extracted from the steam turbine 5, but is almost saturated and has almost no degree of supercooling. In other words, it is in a state where it is boiled as soon as it is heated or depressurized. Therefore, if it is going to cool and condense a vapor | steam with the supply liquid from the condenser 7, on the contrary, a supply liquid will be heated and boiled with a vapor | steam and a vapor | steam cannot be condensed. The purpose of the booster pump 9 is to increase the degree of supercooling by boosting the supply liquid.
＜インジェクタ＞
インジェクタ１３は、昇圧ポンプ９から吐出された中間昇圧液と蒸気タービン５から抽出した蒸気を供給し、中間昇圧液をさらに昇圧して蒸気発生器３に供給するものである（インジェクタ１３によりさらに昇圧された液は以下、昇圧液という）。
インジェクタ１３の基本構成と作動原理を、図２に基づいて説明する。
<Injector>
The injector 13 supplies the intermediate boosted liquid discharged from the booster pump 9 and the steam extracted from the steam turbine 5, further boosts the intermediate pressurized liquid and supplies it to the steam generator 3 (further boosted by the injector 13. The obtained liquid is hereinafter referred to as a pressurizing liquid).
The basic configuration and operating principle of the injector 13 will be described with reference to FIG.
インジェクタ１３は、液体が供給される筒状の液体供給部２１と、液体供給部２１を覆うように設けられ、蒸気が供給される蒸気供給部２３と、液体と蒸気が混合される混合部２５と、混合部２５の下流側で縮径されたスロート部２７と、スロート部２７の下流側で拡径されたディフューザ部２９とを備えている。
なお、インジェクタ１３に供給される液体の種類は特に問わないが、工業的に広く用いられている液種として、例えば水の他、フロン、ペンタンなどの炭化水素が挙げられる。
The injector 13 is provided so as to cover the cylindrical liquid supply unit 21 to which the liquid is supplied, the vapor supply unit 23 to which the vapor is supplied, and the mixing unit 25 in which the liquid and the vapor are mixed. A throat portion 27 having a reduced diameter on the downstream side of the mixing portion 25, and a diffuser portion 29 having an enlarged diameter on the downstream side of the throat portion 27.
The type of liquid supplied to the injector 13 is not particularly limited, but examples of liquid types that are widely used industrially include hydrocarbons such as CFC and pentane in addition to water.
上記のように構成されたインジェクタ１３において、液体供給部２１に液体を、蒸気供給部２３に蒸気を供給すると、混合部２５において蒸気と液体が接触して蒸気が凝縮する。蒸気の凝縮によってインジェクタ１３の内部（混合部２５）の圧力が低下することにより、液体と蒸気を吸引する作用が発生する。 In the injector 13 configured as described above, when a liquid is supplied to the liquid supply unit 21 and a vapor is supplied to the vapor supply unit 23, the vapor and the liquid come into contact with each other in the mixing unit 25 and the vapor is condensed. When the pressure inside the injector 13 (mixing unit 25) decreases due to the condensation of the vapor, an action of sucking the liquid and the vapor occurs.
蒸気が吸引される際に高速流となり、この運動エネルギーが中間昇圧液に凝縮する際に中間昇圧液に受け渡され、中間昇圧液を加速する。この液体がスロート部２７を通過後に拡径されたディフューザ部２９において流速が低下し、これによって圧力回復されて、中間昇圧液はさらに昇圧されて蒸気発生器圧力で吐出されることになる。
なお、上述したインジェクタは、蒸気供給部２３が液体供給部２１を覆うように設けられているが、これに限定されるものではなく、供給された液体と蒸気が互いに接触しながら同一方向に流出する構造となっていればよい。例えば、上述したものとは逆に、液体供給部２１が筒状の蒸気供給部２３を覆うように設けても良い。
When steam is sucked, the flow becomes high-speed, and when this kinetic energy is condensed into the intermediate pressurizing liquid, it is transferred to the intermediate pressurizing liquid to accelerate the intermediate pressurizing liquid. The flow velocity of the liquid is reduced in the diffuser portion 29 whose diameter has been expanded after passing through the throat portion 27, thereby recovering the pressure, and the intermediate pressurizing liquid is further pressurized and discharged at the steam generator pressure.
The above-described injector is provided so that the vapor supply unit 23 covers the liquid supply unit 21, but the present invention is not limited to this, and the supplied liquid and the vapor flow out in the same direction while being in contact with each other. It is sufficient if the structure is such that. For example, contrary to what was mentioned above, you may provide the liquid supply part 21 so that the cylindrical vapor | steam supply part 23 may be covered.
上記のようなインジェクタ１３を作動させるには、中間昇圧液で供給蒸気を凝縮させることが前提となるため、中間昇圧液と供給蒸気の入口条件が重要となる。この点、本実施の形態の演算制御手段１９がこの入口条件を適正値にするように昇圧ポンプ９及び／又は流量調整弁１１を制御する。 In order to operate the injector 13 as described above, it is assumed that the supply steam is condensed with the intermediate pressurization liquid, and therefore, the inlet conditions of the intermediate pressurization liquid and the supply steam are important. In this respect, the arithmetic control means 19 of the present embodiment controls the booster pump 9 and / or the flow rate adjusting valve 11 so that the inlet condition is set to an appropriate value.
＜第１検出手段＞
第１検出手段１５は、昇圧ポンプ９によって昇圧された中間昇圧液をインジェクタ１３に供給する給液管３４に設けられて中間昇圧液の流量、温度及び圧力をそれぞれ検出する第１流量検出器３５、第１温度検出器３７及び第１圧力検出器３９によって構成されている。
第１検出手段１５によって検出された各検出値は演算制御手段１９に入力される。
なお、図１に示した例では、第１流量検出器３５、第１温度検出器３７及び第１圧力検出器３９の全てを昇圧ポンプ９の下流側に配置した例を示したが、第１流量検出器３５については昇圧ポンプ９の上流側であってもよい。
<First detection means>
The first detection means 15 is provided in a liquid supply pipe 34 that supplies the intermediate pressurization liquid boosted by the booster pump 9 to the injector 13, and detects a flow rate, temperature, and pressure of the intermediate pressurization liquid, respectively. The first temperature detector 37 and the first pressure detector 39 are included.
Each detection value detected by the first detection means 15 is input to the calculation control means 19.
In the example shown in FIG. 1, the first flow rate detector 35, the first temperature detector 37, and the first pressure detector 39 are all arranged on the downstream side of the booster pump 9. The flow rate detector 35 may be upstream of the booster pump 9.
＜第２検出手段＞
第２検出手段１７は、蒸気タービン５から抽出された蒸気をインジェクタ１３に供給する蒸気供給管４７に設けられて蒸気の流量、温度及び圧力をそれぞれ検出する第２流量検出器４１、第２温度検出器４３及び第２圧力検出器４５によって構成されている。
第２検出手段１７によって検出された各検出値は演算制御手段１９に入力される。
なお、図１に示した例では、第２流量検出器４１、第２温度検出器４３及び第２圧力検出器４５の全てを流量調整弁１１の下流側に配置した例を示したが、第２流量検出器４１については流量調整弁１１の上流側であってもよい。
<Second detection means>
The second detection means 17 is provided in a steam supply pipe 47 that supplies the steam extracted from the steam turbine 5 to the injector 13, and detects a flow rate, a temperature, and a pressure of the steam. The detector 43 and the second pressure detector 45 are configured.
Each detection value detected by the second detection means 17 is input to the calculation control means 19.
In the example shown in FIG. 1, the second flow rate detector 41, the second temperature detector 43, and the second pressure detector 45 are all arranged downstream of the flow rate adjustment valve 11. The two flow rate detector 41 may be upstream of the flow rate adjustment valve 11.
＜第３検出手段＞
第３検出手段１８は、インジェクタ１３における蒸気と液体との混合部における圧力を検出する圧力検出手段によって構成されている。第３検出手段１８によって検出された検出値は演算制御手段１９に入力される。
<Third detection means>
The third detection means 18 is constituted by a pressure detection means for detecting the pressure in the vapor and liquid mixing portion in the injector 13. The detection value detected by the third detection means 18 is input to the calculation control means 19.
＜流量調整弁＞
流量調整弁１１は、蒸気供給管４７に設けられてインジェクタ１３に供給する蒸気の流量を調整する。流量調整弁１１は演算制御手段１９によって制御される。
<Flow control valve>
The flow rate adjusting valve 11 is provided in the steam supply pipe 47 and adjusts the flow rate of the steam supplied to the injector 13. The flow rate adjusting valve 11 is controlled by the arithmetic control means 19.
＜演算制御手段＞
演算制御手段１９は、第１検出手段１５、第２検出手段１７及び第３検出手段１８の検出値を入力し、下式で定義されるパラメータｘ、ｙを演算すると共に、演算結果に基づいて1.5≦y/x≦3となるように昇圧ポンプ９及び／又は前記流量調整弁１１を制御する。
Ms(hs−h*)＝ｘ、Mw(h*−hw)＝ｙ ・・・（１）
但し、Ms：供給蒸気の流量
hs：供給蒸気の比エンタルピー
P*：蒸気と液体の混合部の圧力
h*：P*における液体の飽和液比エンタルピー
Mw：中間昇圧液の流量
hw：中間昇圧液の比エンタルピー
<Calculation control means>
The calculation control means 19 inputs the detection values of the first detection means 15, the second detection means 17 and the third detection means 18, calculates the parameters x and y defined by the following equations, and based on the calculation results The booster pump 9 and / or the flow rate adjusting valve 11 are controlled so that 1.5 ≦ y / x ≦ 3.
Ms (hs−h *) = x, Mw (h * −hw) = y (1)
Where Ms: Flow rate of supply steam
hs: Specific enthalpy of supply steam
P *: Vapor / liquid mixing section pressure
h *: Saturated liquid ratio enthalpy of liquid at P *
Mw: Intermediate pressurizing fluid flow rate
hw: Specific enthalpy of intermediate pressurizer
供給蒸気の比エンタルピーhsは、第２検出手段１７の第２温度検出器４３の検出温度及び第２圧力検出器４５の検出圧力に基づいて、演算制御手段１９に記憶されている関係式から算出する。また、中間昇圧液の比エンタルピーhwは、第１検出手段１５の第１温度検出器３７の検出温度及び第１圧力検出器３９の検出圧力に基づいて、演算制御手段１９に記憶されている関係式から算出する。混合部における液体の飽和液比エンタルピーh*は、P*を検出する第３検出手段１８の検出圧力に基づいて、演算制御手段１９に記憶されている関係式から算出する。 The specific enthalpy hs of the supply steam is calculated from the relational expression stored in the arithmetic control means 19 based on the detected temperature of the second temperature detector 43 and the detected pressure of the second pressure detector 45 of the second detecting means 17. To do. Further, the specific enthalpy hw of the intermediate pressurizing liquid is stored in the arithmetic control means 19 based on the detected temperature of the first temperature detector 37 and the detected pressure of the first pressure detector 39 of the first detecting means 15. Calculate from the formula. The saturated liquid ratio enthalpy h * of the liquid in the mixing unit is calculated from the relational expression stored in the arithmetic control unit 19 based on the detected pressure of the third detection unit 18 that detects P *.
パラメータｘ、ｙを1.5≦y/x≦3となるように昇圧ポンプ９及び／又は流量調整弁１１を制御して中間昇圧液の流量及び／又は供給蒸気の供給量を調整することで、インジェクタ１３を常に作動可能にすることができ、ランキンサイクルシステム１を常時安定して稼働させることができる。
なお、1.5≦y/x≦3となるように入口条件を制御するのは発明者らが独自に実施したインジェクタ１３作動実験の結果を根拠とするものであるが、この点については、後述の実施例で詳細に説明する。
By controlling the booster pump 9 and / or the flow rate adjusting valve 11 so that the parameters x and y are 1.5 ≦ y / x ≦ 3, and adjusting the flow rate of the intermediate booster liquid and / or the supply amount of the supply steam, the injector 13 can always be operable, and the Rankine cycle system 1 can be always stably operated.
In addition, controlling the inlet condition so that 1.5 ≦ y / x ≦ 3 is based on the result of the injector 13 operation experiment independently conducted by the inventors, but this point will be described later. The embodiment will be described in detail.
上記のように構成されたランキンサイクルシステム１においては、蒸気発生器３で発生させた蒸気が蒸気タービン５に供給され、蒸気タービン５が稼働することで、図示しない発電機が駆動される。
蒸気タービン５で仕事をした蒸気は凝縮器７で凝縮され、昇圧ポンプ９に供給される。昇圧ポンプ９に供給された供給液は、蒸気発生器３に供給する液圧よりも低い中間圧力に昇圧されてインジェクタ１３に供給される。凝縮器７からの供給液は、通常ほぼ飽和状態にあり、過冷却度がほとんど無い状態であるが、供給液を一旦昇圧ポンプ９で中間圧力まで昇圧することにより、過冷却度が大きい状態となる。
また、インジェクタ１３には蒸気タービン５から抽出された蒸気が供給され、インジェクタに中間昇圧液と蒸気が供給されると、上述した原理により中間昇圧液が中間圧力から蒸気発生器圧力にまでさらに昇圧されて蒸気発生器３に供給される。
In the Rankine cycle system 1 configured as described above, the steam generated by the steam generator 3 is supplied to the steam turbine 5 and the steam turbine 5 is operated to drive a generator (not shown).
The steam that has worked in the steam turbine 5 is condensed in the condenser 7 and supplied to the booster pump 9. The supply liquid supplied to the booster pump 9 is boosted to an intermediate pressure lower than the hydraulic pressure supplied to the steam generator 3 and supplied to the injector 13. The supply liquid from the condenser 7 is usually in a substantially saturated state and has almost no supercooling degree. However, when the supply liquid is once increased to an intermediate pressure by the booster pump 9, the supercooling degree is high. Become.
Further, when the steam extracted from the steam turbine 5 is supplied to the injector 13 and the intermediate pressurization liquid and the steam are supplied to the injector, the intermediate pressurization liquid is further increased from the intermediate pressure to the steam generator pressure according to the principle described above. And supplied to the steam generator 3.
昇圧ポンプ９から中間圧力に昇圧された中間昇圧液をインジェクタ１３に供給しているとき、供給する中間昇圧液の流量、温度及び圧力が第１検出手段１５によって検出されて演算制御手段１９に入力される。また、第２検出手段１７ではインジェクタ１３に供給される蒸気の流量、温度及び圧力が検出されて演算制御手段１９に入力される。 When the intermediate pressurization liquid boosted to the intermediate pressure from the booster pump 9 is supplied to the injector 13, the flow rate, temperature and pressure of the supplied intermediate pressurization liquid are detected by the first detection means 15 and input to the arithmetic control means 19. Is done. The second detection means 17 detects the flow rate, temperature and pressure of the steam supplied to the injector 13 and inputs them to the arithmetic control means 19.
演算制御手段１９では、第１検出手段１５、第２検出手段１７及び第３検出手段１８から入力された検出値に基づいて入口条件となる上述したパラメータｘ、ｙを演算し、演算結果に基づいて1.5≦y/x≦3となるように昇圧ポンプ９及び／又は流量調整弁１１を制御する。
制御の具体例を示すと、例えば、y/x＜1.5の場合には、y/x≧1.5となるようにyを大きくするか、xを小さくするように制御する。逆に、y/x＞3の場合には、y/x≦3となるようにyを小さくするか、xを大きくするように制御する。
The calculation control unit 19 calculates the above-described parameters x and y serving as inlet conditions based on the detection values input from the first detection unit 15, the second detection unit 17 and the third detection unit 18, and based on the calculation result. Therefore, the booster pump 9 and / or the flow rate adjusting valve 11 are controlled so that 1.5 ≦ y / x ≦ 3.
As a specific example of control, for example, when y / x <1.5, control is performed so that y is increased or x is decreased so that y / x ≧ 1.5. Conversely, when y / x> 3, control is performed so that y is decreased or x is increased so that y / x ≦ 3.
ここで、ｘ＝Ms(hs−h*)、ｙ＝Mw(h*−hw)であるが、供給蒸気の比エンタルピーhsや中間昇圧液の比エンタルピーhwは短時間で制御することが困難なパラメータであり、また、P*における液体の飽和液比エンタルピーh*も独立した制御が出来ないため、実用上は、供給蒸気の流量Msと中間昇圧液の流量Mwを制御することになる。供給蒸気の流量Msは流量調整弁１１、中間昇圧液の流量Mwは昇圧ポンプ９でそれぞれ制御する。さらに、ランキンサイクルにおいては、中間昇圧液の流量Mwは他の条件に基づき決まってしまっている場合が多いので、実運用上、供給蒸気の流量Msを制御することになる。 Here, x = Ms (hs−h *) and y = Mw (h * −hw), but it is difficult to control the specific enthalpy hs of the supplied steam and the specific enthalpy hw of the intermediate pressurizing liquid in a short time. In addition, since the saturation ratio enthalpy h * of the liquid in P * cannot be independently controlled, the flow rate Ms of the supply steam and the flow rate Mw of the intermediate pressurizing liquid are practically controlled. The flow rate Ms of the supply steam is controlled by the flow rate adjusting valve 11 and the flow rate Mw of the intermediate pressurizing liquid is controlled by the booster pump 9. Further, in the Rankine cycle, the flow rate Mw of the intermediate pressurizing liquid is often determined based on other conditions, so that the flow rate Ms of the supplied steam is controlled in actual operation.
上記のように、演算制御手段１９によって昇圧ポンプ９及び／又は流量調整弁１１が制御されることで、インジェクタ１３が常に作動可能な状態となる。 As described above, the booster pump 9 and / or the flow rate adjusting valve 11 are controlled by the arithmetic control means 19 so that the injector 13 is always operable.
本実施の形態のランキンサイクルシステム１においては、凝縮器圧力から蒸気発生器圧力まで昇圧幅の一部をインジェクタ１３で分担することになるため、昇圧ポンプ９で昇圧幅全てを昇圧する場合に比べて、昇圧ポンプ９の動力が削減できる。
また、昇圧ポンプ９及び／又は流量調整弁１１を演算制御手段１９で制御するようにしているので、インジェクタ１３を常に適正に作動させることができ、ランキンサイクルシステム１を安定的に稼働することができる。
In the Rankine cycle system 1 of the present embodiment, since a part of the boosting width is shared by the injector 13 from the condenser pressure to the steam generator pressure, compared to the case where the boosting pump 9 boosts the entire boosting width. Thus, the power of the booster pump 9 can be reduced.
Further, since the booster pump 9 and / or the flow rate adjusting valve 11 is controlled by the arithmetic control means 19, the injector 13 can always be operated properly and the Rankine cycle system 1 can be operated stably. it can.
なお、他の流体機器同様、一般的に、インジェクタ単機において運転可能な中間昇圧液の流量Mwの範囲（ターンダウン比）にも制約がある。中間昇圧液の流量Mwの大幅な変動に対応する必要がある場合には、インジェクタを複数台並列に設置しておいて台数制御するか、インジェクタと並列に別途並列昇圧ポンプを設置しておき、この並列昇圧ポンプへの流量比率を制御するなどして対応することになる。
また、インジェクタ１３からの吐出圧力が蒸気発生器圧力に満たない場合は、インジェクタ１３と蒸気発生器３の間に昇圧ポンプをさらに配設してもよい。
さらに、蒸気発生器３に供給する液温の調整が必要な場合は、インジェクタ１３と蒸気発生器３の間に熱交換器を配設してもよい。
Note that, as with other fluid devices, generally, the range (turn-down ratio) of the flow rate Mw of the intermediate pressurizing liquid that can be operated in the single injector is also limited. When it is necessary to cope with a large change in the flow rate Mw of the intermediate pressurizing liquid, install a plurality of injectors in parallel and control the number of units, or install a separate parallel booster pump in parallel with the injectors, This is dealt with by controlling the flow rate ratio to the parallel boost pump.
Further, when the discharge pressure from the injector 13 is less than the steam generator pressure, a booster pump may be further disposed between the injector 13 and the steam generator 3.
Furthermore, when it is necessary to adjust the temperature of the liquid supplied to the steam generator 3, a heat exchanger may be disposed between the injector 13 and the steam generator 3.
上記の実施の形態においてはインジェクタ型昇圧装置をランキンサイクルシステムに適用した例を示したが、本発明のインジェクタ昇圧装置の適用例はこれに限定されるものではなく、蒸気と液体を供給して該液体の圧力を昇圧するような場合には広く適用できる。 In the above embodiment, the example in which the injector booster is applied to the Rankine cycle system is shown. However, the application example of the injector booster of the present invention is not limited to this, and supplies steam and liquid. It can be widely applied to the case where the pressure of the liquid is increased.
インジェクタ１３を安定的に作動させるためには供給する液体および供給する蒸気の入口条件（圧力、温度、流量）の制御機構が必要である。
そこで、発明者らはその制御のため、形状の異なる複数のインジェクタ１３（１３Ｌ、１３Ｍ、１３Ｓ）を作製し、実験により供給する液体および供給する蒸気の作動条件を探ったので、この点を以下説明する。実験では供給する液体として水を、供給する蒸気として水蒸気を用いた。なお、実施例を説明する図３〜図５において実施の形態を説明した図１、図２と同一又は対応する部分には同一の符号を付してある。
In order to operate the injector 13 stably, a control mechanism for the inlet conditions (pressure, temperature, flow rate) of the supplied liquid and the supplied steam is necessary.
Therefore, the inventors made a plurality of injectors 13 (13L, 13M, 13S) having different shapes for the control, and investigated the operating conditions of the liquid to be supplied and the vapor to be supplied by experiment. explain. In the experiment, water was used as the liquid to be supplied, and water vapor was used as the supplied steam. 3 to 5 describing the embodiment, the same or corresponding parts as those in FIGS. 1 and 2 illustrating the embodiment are denoted by the same reference numerals.
実験に用いたインジェクタ１３を図３に示す。実験に用いたインジェクタ１３は、スケール効果を調べるためにスロート部２７の径の異なる大型インジェクタ１３Ｌ（図３（ａ））、中型インジェクタ１３Ｍ（図３（ｂ））、小型インジェクタ１３Ｓ（図３（ｃ））の３種類をそれぞれ製作した。 The injector 13 used for the experiment is shown in FIG. In order to examine the scale effect, the injector 13 used in the experiment is a large injector 13L (FIG. 3A), a medium injector 13M (FIG. 3B), and a small injector 13S (FIG. Three types of c)) were produced.
大型インジェクタ１３Ｌ、中型インジェクタ１３Ｍ、小型インジェクタ１３Ｓにおけるスロート部２７の内径は、それぞれ、8.0mm、6.5mm、4.0mmである。小型インジェクタ１３Ｓと大型インジェクタ１３Ｌの混合部２５の長さは、中型インジェクタ１３Ｍの混合ノズル部寸法に対して相似形となるように決定した。また混合部２５下流部にはドレイン４９を設けた。各インジェクタ（１３Ｌ、１３Ｍ、１３Ｓ）の出口部には背圧弁５１を設け、背圧弁５１の開度によって出口部分にかかる負荷（背圧）の調整を可能にした。 The inner diameters of the throat portions 27 in the large injector 13L, the medium injector 13M, and the small injector 13S are 8.0 mm, 6.5 mm, and 4.0 mm, respectively. The length of the mixing portion 25 of the small injector 13S and the large injector 13L was determined so as to be similar to the size of the mixing nozzle portion of the medium injector 13M. A drain 49 is provided downstream of the mixing unit 25. A back pressure valve 51 is provided at the outlet of each injector (13L, 13M, 13S), and the load (back pressure) applied to the outlet can be adjusted by the opening of the back pressure valve 51.
図４に、実験装置全体ループ図を示す。実験装置は大きく分けて、水蒸気を供給するボイラ５３、水を供給するタンク５５とポンプ５７、そしてインジェクタ１３の３つで構成される。
なお、配管の各部には流量計（「Ｆ」と表記）、圧力計（「Ｐ」と表記）、温度計（「Ｔ」と表記）、減圧弁（「Ｒ」と表記）を設けている。また、インジェクタ１３の出口側には排出タンク５９を設け、この排出タンク５９にはボイラ５３からインジェクタ１３に供給する水蒸気の一部や、ドレイン４９からドレイン管３１を通じて排出される排水を供給できるようになっている。なお、ドレイン管３１には逆止弁３３を設置し、外気の混入を防止している。
FIG. 4 shows an overall loop diagram of the experimental apparatus. The experimental apparatus is roughly divided into a boiler 53 for supplying water vapor, a tank 55 and pump 57 for supplying water, and an injector 13.
Each part of the piping is provided with a flow meter (indicated as “F”), a pressure gauge (indicated as “P”), a thermometer (indicated as “T”), and a pressure reducing valve (indicated as “R”). . In addition, a discharge tank 59 is provided on the outlet side of the injector 13 so that a part of the water vapor supplied from the boiler 53 to the injector 13 and waste water discharged from the drain 49 through the drain pipe 31 can be supplied to the discharge tank 59. It has become. The drain pipe 31 is provided with a check valve 33 to prevent outside air from being mixed.
実験は、まずタンク５５に貯められた水を、ポンプ５７を用いてインジェクタ１３に供給する。このときインジェクタ１３内は水で満たされ、ドレイン４９からの排水が生じる。続いて、ボイラ５３から水蒸気をインジェクタ１３に供給する。インジェクタ１３が起動に成功すると、インジェクタ１３の内部に水噴流が形成され、ドレイン４９からの排水は停止する。排水の停止は混合部２５で生じた凝縮によって内部が負圧になり、逆止弁３３が閉止したためであると考えられ、これにより供給された水を全量吐出することが可能となる。また、その負圧によりインジェクタ１３内に水を引き込む作用が促進され、作動に成功すると作動前と比べ供給される水の流量は増加する。 In the experiment, first, water stored in the tank 55 is supplied to the injector 13 using the pump 57. At this time, the injector 13 is filled with water, and drainage from the drain 49 occurs. Subsequently, water vapor is supplied from the boiler 53 to the injector 13. When the injector 13 is successfully activated, a water jet is formed inside the injector 13 and the drainage from the drain 49 stops. It is considered that the drainage is stopped because the internal pressure becomes negative due to the condensation generated in the mixing unit 25 and the check valve 33 is closed, so that all of the supplied water can be discharged. Moreover, the action of drawing water into the injector 13 is promoted by the negative pressure, and when the operation is successful, the flow rate of the supplied water increases as compared with that before the operation.
この作動に至った状態から、背圧弁５１の開度を徐々に減少させた場合、ある開度まで閉じるとドレイン４９からの排水が再開してインジェクタ１３が不作動状態となり、また、この不作動状態から背圧弁開度を開いていくと、再び作動状態に復帰することを確認した。混合ノズル内の噴流挙動を観察すると、水噴流が形成されていない時にはドレイン４９からの排水があり、水噴流が形成されている時にはドレイン４９からの排水が停止することから、水噴流形成時においては混合ノズル内部が負圧になっており、インジェクタ１３が作動状態に至っているものと考えられる。そこで、本実験では、ドレイン４９からの排水が停止することで供給される水を全量吐出できている状態を作動状態と定義することとした。また、インジェクタ１３には出口部分にかかる負荷（背圧）に対して、作動を維持できる限界が存在するものと考えられる。 When the opening degree of the back pressure valve 51 is gradually decreased from the state where the operation is reached, when the opening is closed to a certain opening degree, the drainage from the drain 49 is resumed and the injector 13 becomes inoperative. It was confirmed that when the back pressure valve opening degree was opened from the state, it returned to the operating state again. When observing the jet behavior in the mixing nozzle, there is drainage from the drain 49 when the water jet is not formed, and the drainage from the drain 49 stops when the water jet is formed. It is considered that the inside of the mixing nozzle has a negative pressure and the injector 13 is in an operating state. Therefore, in this experiment, the state in which all the water supplied by discharging the drainage from the drain 49 is discharged is defined as the operating state. Further, it is considered that the injector 13 has a limit capable of maintaining the operation against the load (back pressure) applied to the outlet portion.
図５に、３つのインジェクタ１３（１３Ｌ、１３Ｍ、１３Ｓ）を用いて各入口条件に対して各インジェクタ１３（１３Ｌ、１３Ｍ、１３Ｓ）が作動に至るか至らないかを実験的に判定した結果を示す。実験は入口水蒸気流量と入口水流量を変更して行った。
図５の横軸ｘは水蒸気が水に与えるエネルギーと考えられる凝縮潜熱[kJ/s]、縦軸ｙは水が蒸発しない範囲で受け取ることが可能なエネルギーと考えられる供給水サブクール熱[kJ/s]である。
FIG. 5 shows the result of experimentally determining whether or not each injector 13 (13L, 13M, 13S) is activated for each inlet condition using three injectors 13 (13L, 13M, 13S). Show. The experiment was performed by changing the inlet water vapor flow rate and the inlet water flow rate.
The horizontal axis x in FIG. 5 is the condensation latent heat [kJ / s] considered to be the energy that water vapor gives to water, and the vertical axis y is the subcooled heat of the feed water [kJ / s] considered to be the energy that can be received within the range where water does not evaporate. s].
ここで、ｘ:凝縮潜熱[kJ/s]は、供給水蒸気の流量をMs[kg/s]、供給水蒸気の比エンタルピーをhs[kJ/kg]、インジェクタ１３の混合部２５の圧力P*における水の飽和液比エンタルピーをh*[kJ/kg]としたときにｘ＝Ms(hs−h*)として定義される。なお、実用的には、(hs−h*)は供給水蒸気の潜熱と同等としてよい。
また、ｙ：供給水サブクール熱[kJ/s]は、供給水の流量をMw[kg/s]、インジェクタ１３の混合部２５の圧力P*における水の飽和液比エンタルピーをh*[kJ/kg]、供給水の比エンタルピーをhw[kJ/kg]としたときに、y＝Mw(h*−hw)として定義される。なお、実用的には、供給水の温度をTw[℃]、インジェクタ１３の混合部２５の圧力P*における水の飽和温度をT*[℃]、定圧比熱をCp[kJ/kg/℃]とすると、(h*−hw)＝Cp(T*−Tw)としてよい。
Where x: latent heat of condensation [kJ / s] is the flow rate of the supplied steam Ms [kg / s], the specific enthalpy of the supplied steam is hs [kJ / kg], and the pressure P * of the mixing section 25 of the injector 13 It is defined as x = Ms (hs−h *) where the saturated liquid specific enthalpy is h * [kJ / kg]. In practice, (hs−h *) may be equivalent to the latent heat of the supplied steam.
Also, y: the feed water subcool heat [kJ / s] is the flow rate of the feed water Mw [kg / s], and the saturated liquid specific enthalpy at the pressure P * of the mixing section 25 of the injector 13 is h * [kJ / kg], where the specific enthalpy of feed water is hw [kJ / kg], it is defined as y = Mw (h * −hw). In practice, the temperature of the supplied water is Tw [° C.], the saturation temperature of water at the pressure P * of the mixing section 25 of the injector 13 is T * [° C.], and the specific heat at constant pressure is Cp [kJ / kg / ° C.]. Then, (h * −hw) = Cp (T * −Tw) may be satisfied.
図５において、図５（ａ）が大型インジェクタ１３Ｌ、図５（ｂ）が中型インジェクタ１３Ｍ、図５（ｃ）が小型インジェクタ１３Ｓの実験結果を示しており、各図において作動に至った条件を●、作動に至らなかった条件を×で示した。 In FIG. 5, FIG. 5 (a) shows the experimental result of the large injector 13L, FIG. 5 (b) shows the experimental result of the medium injector 13M, and FIG. 5 (c) shows the experimental result of the small injector 13S. ● The conditions that did not lead to operation were marked with x.
水蒸気の凝縮潜熱が大きく水のサブクール熱が小さい条件において不作動となる範囲が現れた。これは、供給水流に、水蒸気を凝縮させるのに十分なサブクール熱がなかったためであると考えられる。
また、水蒸気の凝縮潜熱が小さく水のサブクール熱が大きい条件においても不作動となる範囲が現れた。この条件は、入口水蒸気流量が小さく、入口水流量が大きいことに対応するが、ある流量の水噴流を駆動するための水蒸気のエネルギーが不足し、作動することが出来なかったものと考えられる。
A range that became inoperable under conditions where the latent heat of condensation of water vapor was large and the subcool heat of water was small appeared. This is believed to be due to the fact that the feed water stream did not have enough subcooled heat to condense the water vapor.
Moreover, the range which became inoperable also on the conditions where the condensation latent heat of water vapor | steam was small and the subcooled heat of water was large appeared. This condition corresponds to the fact that the inlet water vapor flow rate is small and the inlet water flow rate is large, but it is considered that the energy of the water vapor for driving the water jet at a certain flow rate is insufficient and the operation cannot be performed.
いま、水蒸気の凝縮潜熱：ｘと、水のサブクール熱：ｙがバランスしているとすると、ｙ＝ｘが成り立つ。
ｙ＝ｘ（ｙ/ｘ＝１）となる条件を、図５中に直線で示す。中型インジェクタ１３Ｍおよび小型インジェクタ１３Ｓにおいては、ｙ/ｘ＝１の結果を下回る条件において、各インジェクタ１３（１３Ｍ、１３Ｓ）は作動できないことが分かる。これは、水が水蒸気を凝縮するための十分なサブクール熱を持っておらず、混合部２５で飽和温度に達してしまい、水蒸気を凝縮しきれなくなってしまったことを裏付ける結果である。
Now, assuming that the condensation latent heat of water vapor: x and the subcooled heat of water: y are balanced, y = x holds.
The condition for y = x (y / x = 1) is shown by a straight line in FIG. In the medium-sized injector 13M and the small-sized injector 13S, it can be seen that the injectors 13 (13M, 13S) cannot operate under the condition that the result of y / x = 1 falls below. This is a result confirming that the water does not have sufficient subcooling heat for condensing water vapor, reaches the saturation temperature in the mixing section 25, and cannot fully condense the water vapor.
図６は、図５（ａ）〜（ｃ）の３つの図を一つにまとめたものであり、発明者は、図６を用いて大型、中型及び小型の全てのインジェクタ１３（１３Ｌ、１３Ｍ、１３Ｓ）において作動可能な入口条件を検討した。
その結果、y/x＜1及び4＜y/xの範囲では、インジェクタ１３は作動せず、1≦y/x≦4の範囲では、インジェクタ１３が作動する場合と不作動の場合が混在していることが分かった。従って、インジェクタを作動させるためには少なくとも1≦y/x≦4を満たすように制御する必要があると言える。この境界を示す直線y/x=1及びy/x=4を図６に表示している。
また、全てのインジェクタ１３（１３Ｌ、１３Ｍ、１３Ｓ）が常に作動可能な範囲として、1.5≦y/x≦3であることが分かった。この境界を示す直線y/x=1.5及びy/x=3を図６に表示している。
FIG. 6 is a summary of the three views of FIGS. 5A to 5C, and the inventor uses FIG. 6 to show all the large, medium and small injectors 13 (13L, 13M). , 13S) were examined for operable inlet conditions.
As a result, in the range of y / x <1 and 4 <y / x, the injector 13 does not operate, and in the range of 1 ≦ y / x ≦ 4, the case where the injector 13 operates and the case where it does not operate are mixed. I found out. Therefore, it can be said that it is necessary to control at least 1 ≦ y / x ≦ 4 in order to operate the injector. Straight lines y / x = 1 and y / x = 4 indicating the boundary are displayed in FIG.
Further, it was found that 1.5 ≦ y / x ≦ 3 as a range in which all the injectors 13 (13L, 13M, 13S) are always operable. Straight lines y / x = 1.5 and y / x = 3 indicating the boundary are displayed in FIG.
以上から、インジェクタ１３の入口条件として、インジェクタを作動させるためには少なくとも1≦y/x≦4を満たすように制御する必要があり、さらに、1.5≦y/x≦3を満たすように制御することで、インジェクタ１３の大きさによらず、確実に作動可能であることが分かる。本発明は、この実験結果に基づくものである。 From the above, as the inlet condition of the injector 13, in order to operate the injector, it is necessary to control to satisfy at least 1 ≦ y / x ≦ 4, and further to control to satisfy 1.5 ≦ y / x ≦ 3. Thus, it can be seen that the injector 13 can be operated reliably regardless of the size of the injector 13. The present invention is based on this experimental result.
１ ランキンサイクルシステム
３ 蒸気発生器
５ 蒸気タービン
７ 凝縮器
９ 昇圧ポンプ
１１ 流量調整弁
１３ インジェクタ
１３Ｌ 大型インジェクタ（実施例）
１３Ｍ 中型インジェクタ（実施例）
１３Ｓ 小型インジェクタ（実施例）
１５ 第１検出手段
１７ 第２検出手段
１８ 第３検出手段
１９ 演算制御手段
２０ インジェクタ型昇圧装置
２１ 液体供給部
２３ 蒸気供給部
２５ 混合部
２７ スロート部
２９ ディフューザ部
３１ ドレイン管
３３ 逆止弁
３４ 給液管
３５ 第１流量検出器
３７ 第１温度検出器
３９ 第１圧力検出器
４１ 第２流量検出器
４３ 第２温度検出器
４５ 第２圧力検出器
４７ 蒸気供給管
４９ ドレイン
５１ 背圧弁
５３ ボイラ
５５ タンク
５７ ポンプ
５９ 排出タンク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rankine cycle system 3 Steam generator 5 Steam turbine 7 Condenser 9 Booster pump 11 Flow control valve 13 Injector 13L Large-sized injector (Example)
13M Medium-sized injector (Example)
13S Small Injector (Example)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 1st detection means 17 2nd detection means 18 3rd detection means 19 Calculation control means 20 Injector type pressure | voltage riser 21 Liquid supply part 23 Steam supply part 25 Mixing part 27 Throat part 29 Diffuser part 31 Drain pipe 33 Check valve 34 Supply Liquid pipe 35 First flow detector 37 First temperature detector 39 First pressure detector 41 Second flow detector 43 Second temperature detector 45 Second pressure detector 47 Steam supply pipe 49 Drain 51 Back pressure valve 53 Boiler 55 Tank 57 Pump 59 Discharge tank
Claims (3)
蒸気を発生させる蒸気発生器と、該蒸気発生器で発生した蒸気によって駆動する蒸気タービンと、該蒸気タービンから吐出された蒸気を凝縮する凝縮器とを有し、
凝縮器で凝縮された液体を昇圧ポンプで昇圧した中間昇圧液と前記蒸気タービンから抽出した蒸気を前記インジェクタに供給して前記中間昇圧液をさらに昇圧して前記蒸気発生器に供給することを特徴とするランキンサイクルシステム。 A Rankine cycle system including the injector booster according to claim 1 or 2,
A steam generator that generates steam; a steam turbine that is driven by the steam generated by the steam generator; and a condenser that condenses the steam discharged from the steam turbine,
An intermediate pressurization liquid obtained by increasing the pressure of a liquid condensed by a condenser by a booster pump and steam extracted from the steam turbine are supplied to the injector, and the intermediate pressurization liquid is further pressurized and supplied to the steam generator. Rankine cycle system.
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