JP2019190778A - 発電設備の冷却管清掃装置 - Google Patents

Abstract

【課題】復水器や軸受冷却水冷却器に設けられる冷却管の内部の清掃を自動的に行うことが可能な発電設備の冷却管清掃装置を提供する。【解決手段】冷却管４１、５１の長手方向に沿って冷却管４１、５１の内部中央に設けられるシャフト１１０と、冷却管４１、５１の長手方向に沿ってシャフト１１０と一体に設けられるブレード１３０Ａ、Ｂ、Ｃと、冷却管４１、５１の長手方向に沿ってブレード１２０Ａ、Ｂ、Ｃのシャフト１１０とは反対側に一体に設けられ、シャフト１１０の回転に伴って冷却管４１、５１の内壁の付着物を取り除く清掃部材１３０Ａ、Ｂ、Ｃと、シャフト１１０と同軸になるように一体に設けられ、海水の流れに伴って回転するスクリュー１４０Ａ、Ｂと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、発電設備の冷却管清掃装置に関する。

例えば、火力発電所の発電設備として、蒸気タービンを回転させた後の蒸気を凝縮する復水器と、蒸気タービンの軸受を冷却する軸受冷却水冷却器と、が設置されている。そして、復水器には、蒸気と熱交換を行う媒体として海水が流れる冷却管が設けられ、軸受冷却水冷却器には、軸受を冷却する冷却水と熱交換を行う媒体として海水が流れる冷却管が設けられている（例えば特許文献１）。

特開２０１７−１３３４０３号公報

しかし、復水器や軸受冷却水冷却器に設けられる冷却管を流れる媒体として海水を用いた場合、海水の温度が熱交換を通して上昇することに起因して稚貝が冷却管の内壁に付着し、更には、海水に含まれるゴミも稚貝とともに冷却管の内壁に付着することとなる。この場合、付着物が原因となって冷却管が摩耗又は腐食し、海水が漏洩する虞があった。

そのため、復水器や軸受冷却水冷却器が常日頃正常に動作するように、冷却管の内部を定期的に清掃・点検する等の管理が必要になる。しかし、冷却管の本数は各発電設備あたり数万本程度であることから、冷却管の内部の清掃・点検に関して人海戦術に頼らざるを得ないのが現状である。

そこで、本発明は、復水器や軸受冷却水冷却器に設けられる冷却管の内部の清掃を自動的に行うことが可能な発電設備の冷却管清掃装置を提供することを目的とする。

前述した課題を解決する主たる本発明は、蒸気タービンを回転させた後の蒸気を凝縮するために前記蒸気と熱交換を行う海水が流れる円筒型の第１冷却管を有する復水器と、機器の軸受を冷却する冷却水を冷却するために前記冷却水と熱交換を行う海水が流れる円筒型の第２冷却管を有する軸受冷却水冷却器と、を含んで構成される発電設備の冷却管清掃装置であって、前記第１冷却管及び前記第２冷却管の少なくとも一方の冷却管に対して、前記冷却管の長手方向に沿って前記冷却管の内部中央に設けられるシャフトと、前記冷却管の長手方向に沿って前記シャフトと一体に設けられるブレードと、前記冷却管の長手方向に沿って前記ブレードの前記シャフトとは反対側に一体に設けられ、前記シャフトの回転に伴って前記冷却管の内壁の付着物を取り除く清掃部材と、前記シャフトと同軸になるように一体に設けられ、海水の流れに伴って回転するスクリューと、を備える。

本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。

本発明によれば、復水器や軸受冷却水冷却器に設けられる冷却管の内部の清掃を自動的に行うことが可能となる。

火力発電所の発電設備を示すブロック図である。 本実施形態に係る冷却管清掃装置を示す分解斜視図である。 本実施形態に係る冷却管清掃装置を示す斜視図である。 本実施形態に係る冷却管清掃装置を示す正面図である。 本実施形態に係る冷却管清掃装置を示す側面図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

＝＝＝発電設備＝＝＝
図１は、火力発電所の発電設備を示すブロック図である。以下、図１を参照しつつ、火力発電所の発電設備について説明する。

火力発電所の発電設備は、ボイラ１０と、蒸気タービン２０と、発電機３０と、復水器４０と、軸受冷却水冷却器５０とを含んで構成されている。

ボイラ１０は、燃焼炉、給水装置、通風装置、脱硫装置等を有し、高圧の蒸気を発生する装置である。蒸気タービン２０は、発電機３０を発電させるための動力源であって、ボイラ１０から供給される高圧の蒸気によって羽根車を回転させる装置である。つまり、蒸気タービン２０は、蒸気の熱エネルギーを羽根車の回転によって速度エネルギー（機械的仕事）に変換する装置である。発電機３０は、蒸気タービン２０と同軸に結合され、蒸気タービン２０の羽根車の回転に伴って発電を行う装置である。復水器４０は、蒸気タービン２０の羽根車を回転させた後の蒸気を凝縮し、凝縮の結果として得られる復水をポンプ６０を介してボイラ１０に供給する装置である。軸受冷却水冷却器５０は、発電設備のうち軸受を有する冷却対象７０を冷却するための軸受冷却水を冷却する装置である。ここで、冷却対象７０は各種ポンプ、通風機、圧縮機等であって、軸受冷却水はポンプ８０を介して冷却対象７０の軸受を冷却するように循環する。

復水器４０は、複数の冷却管４１（第１冷却管）を有している。複数の冷却管４１は、蒸気タービン２０の羽根車を回転させた後の蒸気と熱交換を行うための冷却媒体が流れる円筒型の管であって、整列するように配置されている。本実施形態において、冷却媒体は海水であって、複数の冷却管４１の入口にはポンプ９０を介して海水が供給され、複数の冷却管４１の出口からは管内を流れた後の海水が吐出される。このようにして、蒸気タービン２０の羽根車を回転させた後の蒸気は海水との熱交換によって復水に形を変えてボイラ１０に供給される。

軸受冷却水冷却器５０は、複数の冷却管５１（第２冷却管）を有している。複数の冷却管５１は、冷却対象７０の軸受を冷却する軸受冷却水と熱交換を行うための冷却媒体が流れる円筒型の管であって、整列するように配置されている。本実施形態において、冷却媒体は海水であって、複数の冷却管５１の入口にはポンプ９０を介して海水が供給され、複数の冷却管５１の出口からは管内を流れた海水が吐出される。このようにして、冷却対象７０の軸受を冷却する冷却水は海水との熱交換によって冷却される。

＝＝＝冷却管清掃装置＝＝＝
図２は、本実施形態に係る冷却管清掃装置を示す分解斜視図である。図３は、本実施形態に係る冷却管清掃装置を示す斜視図である。図４は、本実施形態に係る冷却管清掃装置を示す正面図である。図５は、本実施形態に係る冷却管清掃装置を示す側面図である。以下、図２〜図５を参照しつつ、冷却管清掃装置について説明する。

冷却管４１，５１を流れる冷却媒体として海水を用いた場合、海水の温度が熱交換を通して上昇することに起因して稚貝が冷却管４１，５１の内壁に付着し、更には、海水に含まれるゴミも稚貝とともに冷却管４１，５１の内壁に付着することとなる。この場合、付着物が原因となって冷却管４１，５１が摩耗又は腐食し、海水が漏洩する虞がある。そのため、復水器４０の冷却管４１及び軸受冷却水冷却器５０の冷却管５１の双方に対して、本実施形態に係る冷却管清掃装置を設けることとして以下に説明する。

冷却管清掃装置１００は、シャフト１１０と、３個のブレード１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃと、３個の清掃部材１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃと、２個のスクリュー１４０Ａ，１４０Ｂと、を含んで構成されている。

シャフト１１０は、冷却管４１（５１）の長手方向に沿って冷却管４１（５１）の内部中央に配置される長尺部材である。冷却管４１（５１）の長手方向において、シャフト１１０の長さは、冷却管４１（５１）の長さよりも僅かに長く設定されている。

ブレード１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃは、シャフト１１０から冷却管４１（５１）の内壁に向かって等間隔（１２０度）で放射状に延びるように配置される矩形型の平板部材である。冷却管４１（５１）の長手方向において、ブレード１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃの長さは、冷却管４１（５１）の長手方向の長さよりも僅かに長く設定されている。一方、冷却管４１（５１）の長手方向とは直交する方向において、冷却管４１（５１）の内部に配置されるブレード１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃの長さは、シャフト１１０が回転するように、冷却管４１（５１）の内壁とシャフト１１０との間の長さよりも僅かに短く設定され、更には、海水が流入する冷却管４１（５１）の入口側に露出する部分のブレード１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃの長さは、冷却管４１（５１）の内壁とシャフト１１０との間の長さよりも僅かに長く設定されている。つまり、ブレード１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃには段差面１５０Ａ，１５０Ｂ，１５０Ｃが形成されている。そして、ブレード１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃを冷却管４１（５１）の海水が流入する入口側（上流側）から挿入すると、段差面１５０Ａ，１５０Ｂ，１５０Ｃが冷却管４１（５１）の入口端面に当接するため、ブレード１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃは冷却管４１（５１）から抜けることなく安定的に配置されることとなる。

尚、シャフト１１０及びブレード１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃは、例えば、腐食や摩耗に強い金属材料（チタンやステンレス）を用いて形成され、更に、溶接加工を施すことによって一体に形成されている。

清掃部材１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃは、ブレード１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃのシャフト１１０とは反対側の端に一体に形成される円柱型の長尺部材である。冷却管４１（５１）の長手方向において、清掃部材１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃの長さは、冷却管４１（５１）の内壁全体を清掃できるように、冷却管４１（５１）の長さと実質的に同一に設定されている。清掃部材１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃは、例えば、ゴムやシリコン等の材料を用いて形成されている。

スクリュー１４０Ａは、冷却管４１（５１）の海水が流入する入口側において、シャフト１１０と同軸に結合される回転部材である。又、スクリュー１４０Ｂは、冷却管４１（５１）の海水が流出する出口側において、シャフト１１０と同軸に結合される回転部材である。スクリュー１４０Ａ，１４０Ｂは、海水の流れに対して同一方向に回転するようにシャフト１１０に結合されている。スクリュー１４０Ａ，１４０Ｂは、例えば、腐食や摩耗に強い金属材料（チタンやステンレス）を用いて形成されている。更に、スクリュー１４０Ａ，１４０Ｂは、メンテナンスを行う際に冷却管４１（５１）からシャフト１１０及びブレード１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃを取り外すことができるように、割ピン等（不図示）を用いてシャフト１１０に結合されていることとする。

そして、冷却管４１（５１）の入口側から出口側へ向かって冷却管４１（５１）の内側を海水が流れると、スクリュー１４０Ａ，１４０Ｂが海水の流れに応じてともに同じ方向に回転し、シャフト１１０もスクリュー１４０Ａ，１４０Ｂと同じ方向に回転し、清掃部材１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃはシャフト１１０の回転に応じて冷却管４１（５１）の内壁を摺動する。これによって、冷却管４１（５１）の内壁に付着する付着物（稚貝やゴミ）を取り除くことが可能となる。

＝＝＝まとめ＝＝＝
以上説明したように、本実施形態に係る発電設備の冷却管清掃装置１００は、蒸気タービン２０を回転させた後の蒸気を凝縮するために蒸気と熱交換を行う海水が流れる円筒型の冷却管４１を有する復水器４０と、機器の軸受を冷却する軸受冷却水を冷却するために軸受冷却水と熱交換を行う海水が流れる円筒型の冷却管５１を有する軸受冷却水冷却器５０と、を含んで構成され、冷却管４１（５１）の少なくとも一方の冷却管に対して、冷却管４１（５１）の長手方向に沿って冷却管４１（５１）の内部中央に設けられるシャフト１１０と、冷却管４１（５１）の長手方向に沿ってシャフト１１０と一体に設けられるブレード１２Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃと、冷却管４１（５１）の長手方向に沿ってブレード１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃのシャフト１１０とは反対側に一体に設けられ、シャフト１１０の回転に伴って冷却管４１（５１）の内壁の付着物を取り除く清掃部材１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃと、シャフト１１０と同軸になるように一体に設けられ、海水の流れに伴って回転するスクリュー１４０Ａ，１４０Ｂと、を備える。

そして、本実施形態によれば、復水器や軸受冷却水冷却器に設けられる冷却管の内部の清掃を、人手に頼ることなく海水の流れを利用して自動的に行うことが可能となる。

又、本実施形態において、ブレード１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃは、シャフトの周りに等間隔（１２０度）で一体に設けられる。

又、本実施形態において、スクリュー１４０Ａ，１４０Ｂは、冷却管４１（５１）の海水が流入又は流出する出入口に設けられる。

尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。例えば、ブレード及び清掃部材は、１個以上であればよく、本実施形態に示される３個に限定されるものではない。

１０ ボイラ
２０ 蒸気タービン
３０ 発電機
４０ 復水器
５０ 軸受冷却水冷却器
６０，８０，９０ ポンプ
７０ 冷却対象
１００ 冷却管清掃装置
１１０ シャフト
１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ ブレード
１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ 清掃部材
１４０Ａ，１４０Ｂ スクリュー
１５０Ａ，１５０Ｂ，１５０Ｃ 段差面

Claims (4)

1. 蒸気タービンを回転させた後の蒸気を凝縮するために前記蒸気と熱交換を行う海水が流れる円筒型の第１冷却管を有する復水器と、機器の軸受を冷却する冷却水を冷却するために前記冷却水と熱交換を行う海水が流れる円筒型の第２冷却管を有する軸受冷却水冷却器と、を含んで構成される発電設備の冷却管清掃装置であって、
   前記第１冷却管及び前記第２冷却管の少なくとも一方の冷却管に対して、
   前記冷却管の長手方向に沿って前記冷却管の内部中央に設けられるシャフトと、
   前記冷却管の長手方向に沿って前記シャフトと一体に設けられるブレードと、
   前記冷却管の長手方向に沿って前記ブレードの前記シャフトとは反対側に一体に設けられ、前記シャフトの回転に伴って前記冷却管の内壁の付着物を取り除く清掃部材と、
   前記シャフトと同軸になるように一体に設けられ、海水の流れに伴って回転するスクリューと、
   を備えたことを特徴とする発電設備の冷却管清掃装置。
2. 前記ブレードは、前記シャフトに一体に設けられる複数のブレードからなり、
   前記清掃部材は、前記複数のブレードにそれぞれ一体に設けられる複数の清掃部材からなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の発電設備の冷却管清掃装置。
3. 前記ブレードは、前記シャフトの周りに等間隔で一体に設けられる第１〜第３ブレードからなり、
   前記清掃部材は、前記第１〜第３ブレードにそれぞれ一体に設けられる第１〜第３清掃部材からなる
   ことを特徴とする請求項２に記載の発電設備の冷却管清掃装置。
4. 前記スクリューは、前記冷却管の海水が流入又は流出する出入口に設けられる
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の発電設備の冷却管清掃装置。

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