JP2020038015A - Condenser - Google Patents

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古屋 修
Osamu Furuya
修 古屋
坂上 英一
Hidekazu Sakagami
英一 坂上
将太 津田
Shota Tsuda
将太 津田
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Abstract

To enable efficient heat exchange even in a case where a temperature gradient occurs from an inflow part to an outflow part in a condenser.SOLUTION: A condenser 100 includes: a body shell container 110 which receives turbine exhaust exhausted from a steam turbine in a substantially horizontal direction as condenser internal gas and serves as a condenser internal gas passage; an inflow part 111 which couples the stream turbine to the body shell container 110; a coolant spray structure which sprays a coolant to an interior of the body shell container 110 and condenses the condenser internal gas; a discharge part of the condenser internal gas which is not condensed in the body shell container 110 to the outside of the body shell container 110; and a coolant recirculation structure 130 which is attached to the inner side of the body shell container 110 and has one or multiple circulation units 130a which receive the coolant reached and recirculate the coolant to the upstream side of flow of the condenser internal gas by gravity.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明の実施形態は、蒸気タービン用の凝縮器に関する。   Embodiments of the present invention relate to a condenser for a steam turbine.

ランキンサイクルを利用した発電システムでは、蒸気タービンの出口部の圧力を低下させて出力増加を達成するために凝縮器が設けられる。凝縮器では、蒸気タービンから排出される凝縮性ガスを冷却部または冷却流体と接触させ、当該ガスの飽和温度まで温度を低下させることで凝縮性ガスの液化が生じる。   In a power generation system using a Rankine cycle, a condenser is provided to reduce the pressure at the outlet of the steam turbine to achieve an increase in output. In the condenser, the condensable gas discharged from the steam turbine is brought into contact with a cooling unit or a cooling fluid, and the temperature is reduced to a saturation temperature of the gas, so that the condensable gas is liquefied.

凝縮器に用いられる液化手法には、中空管の内部に冷却液を流動させて当該中空管の外面でガスを凝縮させる表面接触式、スプレーノズル等を用いて冷却液をガスへ向けて噴射する直接接触式がある。   The liquefaction method used in the condenser includes a surface contact type in which a coolant flows through the inside of the hollow tube and condenses the gas on the outer surface of the hollow tube, and the coolant is directed to the gas using a spray nozzle or the like. There is a direct contact type that ejects.

前者の表面接触式は、火力・原子力発電システム等に広く用いられ、蒸発器供給水の性状に対する制約から、作動流体と冷却液は混合されない。後者は主に地熱発電システムで用いられ、伝熱管を介さずに蒸気と冷却液の混合および熱交換が行われることから伝熱性能に優れる。   The former surface contact type is widely used in thermal power and nuclear power generation systems and the like, and the working fluid and the coolant are not mixed due to restrictions on the properties of the evaporator supply water. The latter is mainly used in a geothermal power generation system, and is excellent in heat transfer performance because mixing and heat exchange of steam and a coolant are performed without passing through a heat transfer tube.

直接接触式の場合、タービンの回転軸と凝縮器の位置関係によって、凝縮器内部におけるガスおよび液の流動様相が異なる。タービンが凝縮器の上方に位置する場合、凝縮器内部には概ね下向きのガス流動場が形成されるため、冷却液はガス流れから受ける力および重力によって下向きに加速していく。一方で、タービン回転軸の延長線上に凝縮器が設けられる軸方向排気方式の場合、ガス流動方向と重力が作用する方向が大きく異なる。両構成ともに、スプレーノズル等より噴射された冷却液は、直接ホットウェルに落下するか、または凝縮器内壁面へ衝突した後に当該壁面を流下してホットウェルへ達する。また、タービン回転軸の側方に凝縮器が設けられる側方排気方式についても、ガス流動方向と重力が作用する方向が大きく異なり、両者の関係は、軸方向排気方式と同様である。   In the case of the direct contact type, the flow of gas and liquid inside the condenser varies depending on the positional relationship between the rotating shaft of the turbine and the condenser. When the turbine is located above the condenser, a generally downward gas flow field is formed inside the condenser, so that the coolant is accelerated downward by the force received from the gas flow and gravity. On the other hand, in the case of an axial exhaust system in which a condenser is provided on an extension of the turbine rotation shaft, the gas flow direction and the direction in which gravity acts are greatly different. In both configurations, the cooling liquid injected from the spray nozzle or the like directly falls into the hot well, or collides with the inner wall surface of the condenser and then flows down the wall surface to reach the hot well. Further, also in the side exhaust system in which a condenser is provided on the side of the turbine rotating shaft, the gas flow direction and the direction in which gravity acts are greatly different, and the relationship between the two is the same as in the axial exhaust system.

凝縮器にはタービン出口圧力を如何に低下させるかが要求される。タービン出口圧力と凝縮器のガス液化能力には密接な関係があり、その能力を高めるための施策として、本体胴内の内壁において、ガス入口部から出口部にかけて排気蒸気の流動方向に沿ってリブを設け、本体胴容器内の部材とタービン排気との接触面積を増大させる方法が知られている。   The condenser is required to reduce the turbine outlet pressure. There is a close relationship between the turbine outlet pressure and the gas liquefaction capacity of the condenser.As a measure to enhance the capacity, the ribs on the inner wall inside the main body shell are formed along the flow direction of the exhaust steam from the gas inlet to the outlet. There is known a method of increasing a contact area between a member in a main body container and a turbine exhaust by providing the same.

特開2013−155611号公報JP 2013-155611 A

前述のように、噴射された冷却液の一部は凝縮器内壁に衝突して当該壁面上を流下する。一般に、冷却液は凝縮器内ガスの温度よりも低い状態で噴射され、雰囲気ガスと熱交換しながら次第にその温度を上昇させていく。雰囲気ガスと冷却液の接触時間が十分大きな場合、冷却液温度はガス温度に近くまで上昇する。一方、接触時間が不十分な場合は、冷却液温度とガス温度の差が比較的大きくなり、過冷却液の状態で内壁面へ到達する。このとき、内壁面上を流下する間にも雰囲気ガスとの熱交換は継続するが、壁面到達位置とホットウェルの距離が小さな場合は、十分な温度上昇が達成されないことが憂慮される。   As described above, a part of the injected coolant collides with the inner wall of the condenser and flows down on the wall. Generally, the coolant is injected at a temperature lower than the temperature of the gas in the condenser, and the temperature gradually increases while exchanging heat with the atmospheric gas. If the contact time between the ambient gas and the coolant is long enough, the coolant temperature rises close to the gas temperature. On the other hand, if the contact time is insufficient, the difference between the coolant temperature and the gas temperature becomes relatively large, and reaches the inner wall surface in the state of the supercooled liquid. At this time, heat exchange with the atmosphere gas continues even while flowing down on the inner wall surface, but when the distance between the wall arrival position and the hot well is small, there is a concern that a sufficient temperature rise will not be achieved.

地熱発電システムにおいては非凝縮性ガスの影響も考慮する必要がある。地熱蒸気には、水蒸気に加えて二酸化炭素、硫化水素などの非凝縮性ガスが含まれる場合がある。このようなガスが凝縮器へ流入する場合、器内での流れに沿って、凝縮の進展に伴って非凝縮性ガス濃度が次第に増大していく。全ガス分に占める非凝縮性ガスの割合が大きくなると、水蒸気の分圧が低下するため、ガス温度が低下していく。ガス温度降下量と水蒸気の凝縮割合には相関があるため、凝縮器内に、流入部から流出部に向かって温度勾配が生じる。   In geothermal power generation systems, it is necessary to consider the effects of non-condensable gases. Geothermal steam may include non-condensable gases such as carbon dioxide and hydrogen sulfide in addition to water vapor. When such a gas flows into the condenser, the concentration of the non-condensable gas gradually increases with the progress of condensation along the flow in the vessel. If the proportion of the non-condensable gas in the total gas increases, the partial pressure of water vapor decreases, and the gas temperature decreases. Since there is a correlation between the gas temperature drop amount and the condensation rate of water vapor, a temperature gradient is generated in the condenser from the inflow portion to the outflow portion.

前述のように冷却液の温度は雰囲気ガス温度を上限として温度が上昇するため、流出部近傍で噴射された冷却液の温度上限値は、入口部のそれに比して低くなる。この特徴は軸流排気タービンあるいは側方排気タービンに組み合せられる直接接触式凝縮器において顕著に現れ、凝縮器の熱交換効率の低下をもたらす要因となる。   As described above, since the temperature of the coolant rises with the upper limit of the ambient gas temperature, the upper limit of the temperature of the coolant injected near the outlet is lower than that at the inlet. This feature is prominent in a direct contact type condenser combined with an axial exhaust turbine or a side exhaust turbine, and causes a reduction in heat exchange efficiency of the condenser.

そこで、本発明の実施形態は、凝縮器において流入部から流出部に向かって温度勾配が生じる場合にも、効果的な熱交換を可能とすることを目的とする。   Therefore, an embodiment of the present invention aims to enable effective heat exchange even when a temperature gradient is generated from an inflow portion to an outflow portion in a condenser.

上述の目的を達成するため、本実施形態に係る凝縮器は、蒸気タービンからほぼ水平方向に排出されるタービン排気を器内ガスとして受け入れ、前記器内ガスの流路となる本体胴容器と、前記蒸気タービンと前記本体胴容器とを連結する流入部と、前記本体胴容器内に冷却液を噴射し、前記器内ガスを凝縮する冷却液散布構造と、前記本体胴容器内で凝縮しなかった残りの前記器内ガスの前記本体胴容器の外部への排出部と、前記本体胴容器の内側に取り付けられ、到達した前記冷却液を受け止めて重力によって前記器内ガスの流れの上流側に還流する1つまたは複数の還流ユニットを有する冷却液還流構造と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the condenser according to the present embodiment receives a turbine exhaust discharged from a steam turbine in a substantially horizontal direction as a gas in the device, and a main body vessel serving as a flow path of the gas in the device, An inflow portion connecting the steam turbine and the main body container, a cooling liquid spraying structure for injecting a cooling liquid into the main body container and condensing the inside gas, and not condensing in the main body container The remaining portion of the gas inside the container is discharged to the outside of the main body container, and is attached to the inside of the main body container, receives the cooling liquid that has reached, and upstream of the flow of the gas inside the container by gravity. And a coolant reflux structure having one or more reflux units for reflux.

本発明の実施形態によれば、凝縮器において流入部から流出部に向かって温度勾配が生じる場合にも、効果的な熱交換が可能となる。   According to the embodiment of the present invention, effective heat exchange can be performed even when a temperature gradient occurs from the inflow portion to the outflow portion in the condenser.

第1の実施形態に係る凝縮器の構成を示す立断面図である。It is an elevation sectional view showing the composition of the condenser concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態に係る凝縮器の構成を示す図1のII−II線矢視断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1 illustrating a configuration of the condenser according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る凝縮器の構成を示す図1のIII−III線矢視断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 1 illustrating a configuration of the condenser according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る凝縮器の冷却液還流構造の構成を示す図2のIV−IV線矢視断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. 2, illustrating a configuration of a cooling liquid reflux structure of the condenser according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る凝縮器の冷却液還流構造を示す図4のV−V線矢視断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of FIG. 4 illustrating a cooling liquid reflux structure of the condenser according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る凝縮器の冷却液還流構造を示す図5のVI−VI線矢視断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG. 5, illustrating a cooling liquid reflux structure of the condenser according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る凝縮器の冷却液還流構造の傾斜板の傾斜角を説明するための部分立断面図である。It is a partial elevation sectional view for explaining the inclination angle of the inclined plate of the cooling liquid recirculation structure of the condenser concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態に係る凝縮器の内部の流体の流れ方向の状態分布を示すグラフである。It is a graph which shows the state distribution of the flow direction of the fluid inside the condenser concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態に係る凝縮器の効果を説明するための熱膨張線図である。FIG. 4 is a thermal expansion diagram for explaining an effect of the condenser according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る凝縮器の効果を説明するための蒸気の物性データ図である。FIG. 4 is a physical property data diagram of steam for describing an effect of the condenser according to the first embodiment. 側方排気方式のタービンの場合における第1の実施形態に係る凝縮器の構成を示す立断面図である。It is an elevation sectional view showing the composition of the condenser concerning a 1st embodiment in the case of a turbine of a side exhaust system. 第2の実施形態に係る凝縮器の側板に沿って見た冷却液還流構造の展開図である。It is a development view of the cooling liquid recirculation structure seen along the side plate of the condenser concerning a 2nd embodiment. 第2の実施形態に係る凝縮器の冷却液還流構造を示す図12のXIII−XIII線矢視断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII of FIG. 12 illustrating a cooling liquid reflux structure of a condenser according to a second embodiment. 第2の実施形態に係る凝縮器の冷却液還流構造を示す図13のXIV−XIV線矢視断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV of FIG. 13 illustrating a cooling liquid reflux structure of the condenser according to the second embodiment. 第3の実施形態に係る凝縮器の側板に沿って見た冷却液還流構造の展開図である。It is a development view of a cooling liquid recirculation structure seen along with a side plate of a condenser concerning a 3rd embodiment. 第3の実施形態に係る凝縮器の冷却液還流構造を示す図15のXVI−XVI線矢視断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line XVI-XVI of FIG. 15 illustrating a cooling liquid reflux structure of the condenser according to the third embodiment. 第3の実施形態に係る凝縮器の冷却液還流構造を示す図16のXVII−IVII線矢視断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line XVII-IVII of FIG. 16 and illustrating a cooling liquid reflux structure of a condenser according to a third embodiment. 第4の実施形態に係る凝縮器の側板に沿って見た冷却液還流構造の展開図である。It is a development view of the cooling liquid recirculation structure seen along the side plate of the condenser concerning a 4th embodiment. 第4の実施形態に係る凝縮器の冷却液還流構造を示す図18のIXX−IXX線矢視断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line IXX-IXX of FIG. 18, showing a cooling liquid reflux structure of a condenser according to a fourth embodiment. 第4の実施形態に係る凝縮器の冷却液還流構造を示す図19のXX−XX線矢視断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view taken along line XX-XX of FIG. 19 illustrating a cooling liquid reflux structure of a condenser according to a fourth embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る凝縮器および凝縮器の熱交換性能向上方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重畳する説明は省略する。   Hereinafter, a condenser and a method for improving the heat exchange performance of the condenser according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the same or similar parts are denoted by the same reference numerals, and overlapping description is omitted.

[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る凝縮器の構成を示す立断面図である。図2は、図1のII−II線矢視断面図である。また、図3は、図1のIII−III線矢視断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is an elevational sectional view showing the configuration of the condenser according to the first embodiment. FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.

凝縮器100は、本体胴容器110、蒸気タービン10と本体胴容器110を連結する流入部111、本体胴容器110の外部へガスを導く排出部115、および冷却液散布構造120を有する。   The condenser 100 has a main body case 110, an inflow part 111 for connecting the steam turbine 10 to the main body case 110, an exhaust part 115 for guiding gas to the outside of the main body case 110, and a coolant spray structure 120.

凝縮器100は、一般に復水器とも呼ばれる機器であるが、蒸気タービン10からのタービン排気を受け入れて、冷却液を散布しタービン排気に直接に接触させることにより、タービン排気蒸気を凝縮させ復水にするとともに、器内圧力を負圧に維持する。   The condenser 100 is a device generally called a condenser. The condenser 100 receives turbine exhaust gas from the steam turbine 10, sprays a coolant, and directly contacts the turbine exhaust gas to condense the turbine exhaust steam and condense water. And the pressure in the chamber is maintained at a negative pressure.

図1では、蒸気タービン10が軸方向排気タービン11である場合を示している。軸方向排気タービン11は、仕事をして最終段翼(図示せず)から流出するタービン排気が、発電機20とは反対側の軸方向に排出される形式の蒸気タービン10である。タービン排気中には、タービン排気蒸気の他に、不凝結ガスが含まれている。   FIG. 1 shows a case where the steam turbine 10 is an axial exhaust turbine 11. The axial exhaust turbine 11 is a steam turbine 10 of a type in which turbine exhaust flowing from a final stage blade (not shown) after performing work is discharged in an axial direction opposite to the generator 20. The turbine exhaust contains uncondensed gas in addition to the turbine exhaust steam.

本体胴容器110は、閉空間110aを形成する各部材と、この閉空間110aと軸方向排気タービン11とを接続する流入部111と、この閉空間110aから不凝縮ガスおよび凝縮しなかった蒸気を排出する排出部115とを有する。閉空間110aは、凝縮液である復水を一時貯留するホットウェル116、流入部111と排出部115との間に設けられた互いに対向する2枚の側胴112、上板113、および流入部111に対向するように配されて排出部115が形成された端板114を有する。   The main body vessel 110 includes members that form a closed space 110a, an inflow portion 111 that connects the closed space 110a with the axial exhaust turbine 11, and a non-condensable gas and a steam that has not been condensed from the closed space 110a. And a discharge unit 115 for discharging. The closed space 110a includes a hot well 116 for temporarily storing condensed condensed water, two opposed side shells 112 provided between the inflow portion 111 and the discharge portion 115, an upper plate 113, and an inflow portion. An end plate 114 is provided so as to be opposed to 111 and has a discharge portion 115 formed therein.

流入部111から閉空間110aに流入するタービン排気中のタービン排気蒸気の大部分は、凝縮して復水となってホットウェル116側に移行する。したがって、排出部115から流出する不凝縮ガスおよび凝縮しなかった蒸気の重量流量は、流入部111から流入するタービン排気の重量流量に比べて小さい。このため、排出部115の流路断面は、流入部111の流路断面より小さい。閉空間110a内の圧力損失を低減するために、閉空間110a内の流れをスムーズにするように、側胴112および上板113は、端板114の近傍では曲面状に形成されている。   Most of the turbine exhaust steam in the turbine exhaust flowing into the closed space 110a from the inflow part 111 is condensed and condensed, and moves to the hot well 116 side. Therefore, the weight flow rate of the non-condensable gas and the non-condensed steam flowing out of the discharge section 115 is smaller than the weight flow rate of the turbine exhaust flowing in from the inlet section 111. For this reason, the flow path cross section of the discharge section 115 is smaller than the flow path cross section of the inflow section 111. In order to reduce the pressure loss in the closed space 110a, the side shell 112 and the upper plate 113 are formed in a curved shape in the vicinity of the end plate 114 so as to smooth the flow in the closed space 110a.

今、説明の便宜上、方向を記号で示す。流入部111から排出部115に向かう方向をX方向とする。2枚の側胴112の一方(流入部111から見て右側)から他方(流入部から見て左側)に向かう方向をY方向とする。また、鉛直上方向をZ方向とする。   Here, for convenience of explanation, directions are indicated by symbols. The direction from the inflow part 111 to the discharge part 115 is defined as an X direction. A direction from one of the two side trunks 112 (right side as viewed from the inflow section 111) to the other (left side as viewed from the inflow section) is defined as a Y direction. The vertical direction is defined as the Z direction.

2枚の側胴112のそれぞれの閉空間110a側の表面には、冷却液還流構造130が取り付けられている。冷却液還流構造130の詳細は、後に、図4ないし図6を用いて説明する。   A cooling liquid reflux structure 130 is attached to the surface of each of the two side shells 112 on the closed space 110a side. Details of the cooling liquid reflux structure 130 will be described later with reference to FIGS.

冷却液散布構造120は、母管121、複数の分岐管122、複数の噴射部ヘッダ123、および複数の噴射部124を有する。   The cooling liquid distribution structure 120 includes a mother pipe 121, a plurality of branch pipes 122, a plurality of ejection section headers 123, and a plurality of ejection sections 124.

母管121は、ホットウェル116の上方に、Z方向に沿って配され鉛直上方に延びており、本体胴容器110を貫通し、たとえば復水を冷却する冷却塔(図示せず)などの、冷却源に接続されている。   The mother pipe 121 is disposed above the hot well 116 along the Z direction and extends vertically upward, penetrates the main body vessel 110, and includes, for example, a cooling tower (not shown) for cooling condensate. Connected to a cooling source.

複数の分岐管122(図2、図3)は、互いにZ方向に間隔をおいて、それぞれY方向に沿ってほぼ水平に配されている。複数の分岐管122のそれぞれは、端部が母管121と接続されている。それぞれの分岐管122からは、複数の円管状の噴射部ヘッダ123が分岐し、水平方向(X方向)に延びている。それぞれの噴射部ヘッダ123には、たとえば、スプレーノズルなどの複数の噴射部124が、X方向に互いに間隔をおいて取り付けられている。また、円管状の噴射部ヘッダ123のそれぞれのX方向位置において、下方に向けて冷却水を噴射する噴射部124が設けられている。   The plurality of branch pipes 122 (FIGS. 2 and 3) are arranged substantially horizontally along the Y direction with an interval in the Z direction. Each of the plurality of branch pipes 122 has an end connected to the mother pipe 121. From each of the branch pipes 122, a plurality of tubular injection section headers 123 are branched and extend in the horizontal direction (X direction). A plurality of spray units 124 such as spray nozzles are attached to each of the spray unit headers 123 at intervals in the X direction. In addition, at each X-direction position of the tubular injection section header 123, an injection section 124 that injects cooling water downward is provided.

以上のような構成により、噴射部124は、閉空間110a内に、互いに適切な間隔をおいて、3次元的に配置される。なお、冷却液散布構造120は、上記のような母管121、複数の分岐管122、複数の噴射部ヘッダ123、および複数の噴射部124の構成で、これらが上記のように配置されている場合を例にとって示したが、これに限定されない。噴射部124が閉空間110a内に3次元的に配置されるのであれば、他の構成および配置であってもよい。   With the configuration as described above, the injection units 124 are three-dimensionally arranged in the closed space 110a at appropriate intervals. The cooling liquid spraying structure 120 has the above-described configuration of the mother pipe 121, the plurality of branch pipes 122, the plurality of ejection section headers 123, and the plurality of ejection sections 124, which are arranged as described above. Although the case has been described as an example, the present invention is not limited to this. Other configurations and arrangements may be used as long as the injection unit 124 is arranged three-dimensionally in the closed space 110a.

図4は、第1の実施形態に係る凝縮器の冷却液還流構造の構成を示す図2のIV−IV線矢視断面図である。冷却液還流構造130は、複数の還流ユニット130aを有する。すなわち、互いに対向する側胴112にそれぞれ3つの還流ユニット130aが取り付けられている。3つの還流ユニット130aは、流れ方向(X方向)に沿って鉛直方向(Z方向)位置が高くなるように傾斜している。すなわち、マイナスX方向に傾斜している。   FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 2 showing a configuration of the cooling liquid reflux structure of the condenser according to the first embodiment. The cooling liquid reflux structure 130 has a plurality of reflux units 130a. That is, three recirculation units 130a are attached to the side trunks 112 facing each other. The three reflux units 130a are inclined so that their positions in the vertical direction (Z direction) increase along the flow direction (X direction). That is, it is inclined in the minus X direction.

それぞれの還流ユニット130aの最上部、すなわち流れ方向の最下流の部分の高さ位置は、図3に示すように、最上部に配された噴射部124から噴射された冷却液が側胴112に直接に到達する高さ位置よりも、低い高さ位置となるように設定される。   As shown in FIG. 3, the height position of the uppermost part of each reflux unit 130a, that is, the most downstream part in the flow direction, is such that the cooling liquid injected from the injection part 124 arranged at the uppermost part The height position is set so as to be lower than the height position directly reaching.

また、3つの還流ユニット130aは、互いにZ方向に間隔をおいてほぼ平行に配されている。なお、冷却液還流構造130が有する還流ユニット130aの数は、片側それぞれ3つには限定しない。たとえば、一方に1つまたは2つ、あるいは4つ以上でもよい。あるいは、互いに対向する側胴112に互いに異なる数の還流ユニット130aが配されている場合でもよい。   Further, the three reflux units 130a are arranged substantially parallel to each other with an interval in the Z direction. The number of reflux units 130a included in the coolant reflux structure 130 is not limited to three on each side. For example, one or two or four or more may be provided for one side. Alternatively, a different number of reflux units 130a may be arranged on the side shells 112 facing each other.

なお、たとえば、最下段の還流ユニット130aの一部は、ホットウェル116内の凝縮液内に埋没していてもよい。   Note that, for example, a part of the lowermost reflux unit 130a may be buried in the condensate in the hot well 116.

図5は、図4のV−V線矢視断面図であり、また、図6は、図5のVI−VI線矢視断面図である。   5 is a sectional view taken along line VV of FIG. 4, and FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI of FIG.

それぞれの還流ユニット130aは、傾斜して側胴112に取り付けられた、連続した1枚の板である。それぞれの還流ユニット130aは、X方向の逆方向に幅が連続的に拡がっている。還流ユニット130aの一方の側部131aが側胴112に結合している。結合方法としては、溶接あるいは、ボルト等による機械的な結合でもよい。   Each reflux unit 130a is a single continuous plate that is attached to the side body 112 at an angle. Each of the reflux units 130a has a width continuously expanding in a direction opposite to the X direction. One side 131a of the reflux unit 130a is connected to the side body 112. The joining method may be welding or mechanical joining with bolts or the like.

なお、還流ユニット130aは、1枚の板であることに限定されない。複数の板を機械的あるいは溶接等で接続したものでもよい。   Note that the reflux unit 130a is not limited to a single plate. A plurality of plates may be connected mechanically or by welding.

図5に示すように、還流ユニット130aの側胴112に結合している側部131aよりも、反対側の側部131bのZ方向位置が高い。すなわち、還流ユニット130aの鉛直上方方向からマイナスY方向に傾斜する傾きの角度Φは、90度より小さい。   As shown in FIG. 5, the Z direction position of the opposite side 131b is higher than the side 131a connected to the side shell 112 of the reflux unit 130a. That is, the inclination angle Φ of the inclination in the minus Y direction from the vertically upward direction of the reflux unit 130a is smaller than 90 degrees.

図7は、冷却液還流構造の傾斜板の傾斜角を説明するための部分立断面図である。図7は、X−Y断面において、側胴112が、鉛直上方の方向から角度ΨだけY方向に傾いている場合を示している。すなわち、凝縮器100において、タービン排気を受け入れる上方の部分に比べて、ホットウェル116部分の水平断面を大きくする場合に相当する。   FIG. 7 is a partial vertical sectional view for explaining the inclination angle of the inclined plate of the coolant reflux structure. FIG. 7 shows a case where the side trunk 112 is inclined in the Y direction by an angle か ら from a vertically upward direction in the XY cross section. In other words, this corresponds to a case where the horizontal cross section of the hot well 116 is larger in the condenser 100 than in the upper portion that receives the turbine exhaust.

この場合に冷却液を保持するためには、側胴112が鉛直上方の方向から角度ΨだけY方向に傾いている角度と、還流ユニット130aが鉛直上方の方向から角度ΨだけY方向に傾いている角度の差、すなわち側胴112と還流ユニット130aのなす角度Φを、(90度−Ψ)より小さい角度とする必要がある。言い換えれば、還流ユニット130aが鉛直上方の方向から角度ΨだけY方向に傾いている角度(Φ+Ψ)を90度より小さい角度とする必要がある。   In this case, in order to hold the coolant, the side body 112 is inclined in the Y direction by an angle Ψ from the vertically upward direction, and the recirculation unit 130a is inclined in the Y direction by an angle か ら from the vertically upward direction. It is necessary to set the difference between the angles, that is, the angle Φ between the side shell 112 and the recirculation unit 130a, to an angle smaller than (90 degrees-Ψ). In other words, the angle (Φ + Ψ) at which the recirculation unit 130a is inclined in the Y direction by an angle か ら from a vertically upward direction must be smaller than 90 degrees.

次に、本実施形態における凝縮器100の作用について説明する。   Next, the operation of the condenser 100 in the present embodiment will be described.

以上のような構成により、蒸気タービン10の運転中は、冷却源から供給された冷却液が、図1ないし図3に示すように構成された冷却液散布構造120により、すなわち、母管121、複数の分岐管122、および複数の噴射部ヘッダ123を経由して、複数の噴射部124から、閉空間110a内に散布される。ここで、冷却液の散布は、閉空間110a内において3次元的にほぼ均一に配された噴射部124により行われる。それぞれの噴射部124からは、水平方向にかつ周方向に互いに間隔をおいた位置から冷却液が噴射される。なお、冷却液の噴射方向は水平方向に限定されず、水平方向から仰角あるいは俯角をもっていてもよい。   With the above configuration, during operation of the steam turbine 10, the cooling liquid supplied from the cooling source is supplied by the cooling liquid distribution structure 120 configured as shown in FIGS. The air is sprayed from the plurality of injection units 124 into the closed space 110a via the plurality of branch pipes 122 and the plurality of injection unit headers 123. Here, the spraying of the cooling liquid is performed by the injection units 124 that are arranged almost uniformly three-dimensionally in the closed space 110a. From each of the spraying parts 124, the coolant is sprayed from positions horizontally and circumferentially spaced from each other. Note that the spray direction of the coolant is not limited to the horizontal direction, and may have an elevation angle or a depression angle from the horizontal direction.

一方、軸方向排気タービン11からのタービン排気は、流入部111から閉空間110a内に流入する。閉空間110a流入したタービン排気のそれ以降の流れを、以下、器内ガスと呼ぶ。器内ガスは、流入部111においては、タービン排気と同じものであり、タービン排気蒸気に不凝縮ガスが混入したものである。   On the other hand, turbine exhaust from the axial exhaust turbine 11 flows into the closed space 110a from the inflow portion 111. The subsequent flow of the turbine exhaust that has flowed into the closed space 110a is hereinafter referred to as in-vessel gas. The in-vessel gas is the same as the turbine exhaust gas at the inflow section 111, and is obtained by mixing non-condensable gas into turbine exhaust steam.

器内ガスの蒸気は、X方向に流れていくにつれて、順次、噴射部124から噴射された液滴と接触し、凝縮して凝縮液すなわち復水となる。   As the vapor of the inside gas flows in the X direction, it sequentially comes into contact with the droplets ejected from the ejection unit 124 and condenses into condensate, that is, condensate.

復水は、ホットウェル116に落下するとともに、一部は、冷却液還流構造130のそれぞれの還流ユニット130a上に落下する。   The condensed water falls into the hot well 116, and a part of the condensed water falls on the respective reflux units 130a of the coolant reflux structure 130.

還流ユニット130a上に落下した冷却液は、マイナスY方向に傾斜している還流ユニット130aと側胴112との間の空間に保持される。保持された冷却液には、重力の還流ユニット130aに沿ったマイナスX方向側への分力が働く。この結果、還流ユニット130aと側胴112との間の空間に保持された冷却液は、マイナスX方向に移動する。このように、ポンプ等の付加手段を用いることなく流入部111の方向(マイナスX方向)へ冷却液を導くことが可能となる。   The cooling liquid that has dropped onto the reflux unit 130a is held in a space between the reflux unit 130a and the side shell 112 that is inclined in the minus Y direction. A component force acts on the held cooling liquid in the minus X direction along the gravity return unit 130a. As a result, the coolant held in the space between the reflux unit 130a and the side shell 112 moves in the minus X direction. As described above, it is possible to guide the coolant in the direction of the inflow portion 111 (minus X direction) without using an additional means such as a pump.

冷却液が還流ユニット130aと側胴112との間の空間を流れるとともに、還流ユニット130aと側胴112との間の空間に冷却液が落下してくる。このため、還流ユニット130aの面上を流動する冷却液の流量は、マイナスX方向に行くに従って次第に増加していく。   The coolant flows through the space between the reflux unit 130a and the side body 112, and the coolant falls into the space between the reflux unit 130a and the side body 112. For this reason, the flow rate of the coolant flowing on the surface of the reflux unit 130a gradually increases in the minus X direction.

一方、還流ユニット130aは、マイナスX方向に行くに従っての幅が次第に増加するため、還流ユニット130aと側胴112とで形成される流路の断面積も増加する。この結果、直接にあるいは側胴112を伝って落下してくる凝縮水と、流路を流れてくる凝縮水のいずれも、適切に保持することができる。   On the other hand, since the width of the reflux unit 130a gradually increases in the minus X direction, the cross-sectional area of the flow path formed by the reflux unit 130a and the side shell 112 also increases. As a result, both the condensed water falling directly or along the side shell 112 and the condensed water flowing through the flow path can be appropriately held.

還流ユニット130aと側胴112とで形成される流路を流れる冷却液は、その上面を介して、あるいは一部は還流ユニット130aを介して、雰囲気の器内ガスと熱交換を行う。   The cooling liquid flowing through the flow path formed by the reflux unit 130a and the side shell 112 exchanges heat with the gas in the atmosphere via the upper surface or partially via the reflux unit 130a.

図8は、第1の実施形態に係る凝縮器の内部の流体の流れ方向の状態分布を示すグラフである。横軸は、閉空間110aにおける器内ガスを受け入れてから排出するまでの、器内ガスの流れ方向に沿った距離である。   FIG. 8 is a graph showing a state distribution in the flow direction of the fluid inside the condenser according to the first embodiment. The horizontal axis represents the distance along the flow direction of the internal gas from the reception of the internal gas in the closed space 110a to the exhaust thereof.

(Pv+Pg)と表記した二点鎖線は、器内ガスの圧力を示す。流入位置から排出位置に至るまでの圧力損失ΔPだけ、排出位置で圧力が低下している。ここで、Pvは蒸気の分圧、Pgは不凝結ガスの分圧である。   The two-dot chain line described as (Pv + Pg) indicates the pressure of the gas in the chamber. The pressure drops at the discharge position by the pressure loss ΔP from the inflow position to the discharge position. Here, Pv is the partial pressure of the steam, and Pg is the partial pressure of the non-condensable gas.

(Pv)と表記した一点鎖線は、器内ガスにおける蒸気の分圧の分布を示す。器内ガスが流れ方向に進むに連れて、順次、蒸気が凝縮することにより、蒸気の分圧は低下する。また、一般に、排出部115の近傍においては、蒸気の分圧の低下の程度が大きくなる。   The dashed line indicated as (Pv) indicates the distribution of the partial pressure of steam in the gas in the chamber. As the gas in the vessel advances in the flow direction, the vapor condenses sequentially, so that the partial pressure of the vapor decreases. In general, in the vicinity of the discharge unit 115, the degree of reduction in the partial pressure of the steam increases.

(Ts)と表記した実線は、それぞれのX方向位置における温度を示す。この温度は、それぞれのX方向位置における蒸気分圧の飽和温度である。すなわち、飽和温度は、X方向に沿って連続的に減少する。   Solid lines denoted as (Ts) indicate temperatures at respective X-direction positions. This temperature is the saturation temperature of the vapor partial pressure at each X-direction position. That is, the saturation temperature continuously decreases along the X direction.

凝縮器100の内部で、噴射部124から噴射された冷却液は、器内ガスとの間で熱交換した後に、側胴112などの本体胴容器110の内壁に到達し、壁面上を流下する。内壁に到達時の冷却液の液温が雰囲気の器内ガスの温度よりも低い場合は、内壁の面上でも冷却液と器内ガスとの熱交換が行われる。   Inside the condenser 100, the coolant injected from the injection unit 124 exchanges heat with the internal gas, reaches the inner wall of the main body container 110 such as the side body 112, and flows down on the wall surface. . When the liquid temperature of the cooling liquid at the time of reaching the inner wall is lower than the temperature of the inside gas of the atmosphere, heat exchange between the cooling liquid and the inside gas is performed also on the surface of the inner wall.

しかしながら、内壁の到達箇所からその直下のホットウェル116までの距離は、冷却液と器内ガスとの熱交換による冷却液の温度回復の上では十分な距離とはいえない。一方、本実施形態においては、側胴112に到達した冷却液の多くは、側胴112の壁面を伝って下方に移動する途中で、還流ユニット130aに保持される。還流ユニット130aに保持された冷却液は、還流ユニット130a内をマイナスX方向に流れる過程で、さらに周囲の器内ガスとの間で熱交換を行う。このように、流下距離を増大させることにより、効果的な冷却液の温度回復がなされる。   However, the distance from the arrival point of the inner wall to the hot well 116 immediately below the inner wall is not a sufficient distance for recovering the temperature of the coolant by heat exchange between the coolant and the gas in the chamber. On the other hand, in the present embodiment, most of the coolant that has reached the side shell 112 is held by the recirculation unit 130 a while moving downward along the wall surface of the side shell 112. The cooling liquid held in the reflux unit 130a further exchanges heat with surrounding gas in the process of flowing in the reflux unit 130a in the minus X direction. In this way, by increasing the flow-down distance, the temperature of the coolant can be effectively recovered.

前述のように、器内ガスの温度は、マイナスX方向には、増加する。したがって、冷却液をマイナスX方向に還流することにより、冷却液の周囲の器内ガスの温度は、上昇することになる。このことは、冷却液が器内ガスと熱交換することにより温度上昇する温度の上限値を引き上げることになる。この結果、向流型熱交換器のような効果が付加され、冷却液還流構造130が設けられていない場合に比べて、熱交換の性能が向上する。   As described above, the temperature of the inside gas increases in the minus X direction. Therefore, by circulating the coolant in the minus X direction, the temperature of the gas inside the chamber around the coolant increases. This raises the upper limit of the temperature at which the temperature of the coolant increases due to heat exchange with the gas in the chamber. As a result, an effect similar to that of the countercurrent heat exchanger is added, and the heat exchange performance is improved as compared with the case where the coolant reflux structure 130 is not provided.

以上のように、冷却液の器内ガスとの熱交換が可能な時間を延長することによる熱交換性能の向上と、器内ガスの上流側への還流により向流型熱交換器のような熱交換性能の向上という2つの面で、熱交換性能の向上が図られる。熱交換性能の向上が図られることにより、器内ガス中の蒸気の凝縮量が増加する。この結果、凝縮器100内の飽和圧力の低下を図ることができる。   As described above, the heat exchange performance is improved by extending the time in which the heat exchange of the cooling liquid with the gas inside the vessel is possible, and the flow of the gas inside the vessel is recirculated to the upstream side such as in a countercurrent heat exchanger. Improvement of heat exchange performance is achieved in two aspects of improvement of heat exchange performance. By improving the heat exchange performance, the amount of steam condensed in the gas in the vessel increases. As a result, the saturation pressure in the condenser 100 can be reduced.

ここで、図9および図10を用いて、凝縮器100内の圧力の低下がもたらす効果について説明する。   Here, with reference to FIG. 9 and FIG. 10, an effect caused by a decrease in the pressure in the condenser 100 will be described.

図9は、第1の実施形態に係る凝縮器の効果を説明するための熱膨張線図である。横軸は、蒸気のエントロピs、縦軸は、蒸気のエンタルピh(kJ/kg)である。図9は、蒸気タービン10の蒸気入り口から蒸気出口までのマクロな状態の変化を示している。したがって、段落ごとの状態変化は省略されている。   FIG. 9 is a thermal expansion diagram for explaining the effect of the condenser according to the first embodiment. The horizontal axis is the entropy of steam s, and the vertical axis is the enthalpy of steam h (kJ / kg). FIG. 9 shows a macro state change from the steam inlet to the steam outlet of the steam turbine 10. Therefore, the state change for each paragraph is omitted.

蒸気タービン10の入口において点P1で示す状態であり、圧力がpin1、温度がTinであるとする。この際の蒸気のエンタルピをhinとする。蒸気タービン10の各段落で仕事をした後に、最終段の羽根から排出される蒸気の圧力をpout1とする。エントロピの増加なく状態が変化すれば蒸気タービン10の出口は点P30で示される状態となり、この場合の蒸気のエンタルピはhe10である。蒸気タービン10の入口の蒸気のエンタルピhinと蒸気タービン10のこのエンタルピhe10との差である断熱熱落差Δh10に蒸気タービン10の内部効率ηを乗じた熱落差Δh1は蒸気タービン10において機械エネルギに変換される熱エネルギに対応する。凝縮器100の圧力が低いほど、熱落差Δh1は大きくなり、蒸気タービン10の出力が増大する。   It is assumed that the state is indicated by a point P1 at the inlet of the steam turbine 10, the pressure is pin1, and the temperature is Tin. The enthalpy of the steam at this time is hin. The pressure of the steam discharged from the last stage blade after performing the work in each stage of the steam turbine 10 is defined as pout1. If the state changes without increasing the entropy, the outlet of the steam turbine 10 will be in a state shown by a point P30, and the enthalpy of the steam in this case is he10. The heat drop Δh1 obtained by multiplying the adiabatic heat drop Δh10, which is the difference between the enthalpy hin of the steam at the inlet of the steam turbine 10 and the enthalpy he10 of the steam turbine 10, by the internal efficiency η of the steam turbine 10 is converted into mechanical energy in the steam turbine 10. Corresponding to the heat energy to be applied. As the pressure of the condenser 100 is lower, the heat drop Δh1 becomes larger, and the output of the steam turbine 10 increases.

図10は、凝縮器の効果を説明するための蒸気の物性データ図である。横軸は、蒸気の圧力(MPa)である。縦軸は、左側の第1軸は、蒸気のエンタルピ(kJ/kg)、右側の第2軸は、蒸気の温度(℃)である。実線は飽和蒸気のエンタルピhs、破線は、飽和温度より10度高い過熱蒸気の場合のエンタルピhk、二点鎖線は飽和温度Tsである。   FIG. 10 is a physical property data diagram of steam for explaining the effect of the condenser. The horizontal axis is the steam pressure (MPa). On the vertical axis, the first axis on the left is the enthalpy of steam (kJ / kg), and the second axis on the right is the temperature (° C.) of the steam. The solid line is the enthalpy hs of the saturated steam, the dashed line is the enthalpy hk of the superheated steam 10 degrees higher than the saturation temperature, and the two-dot chain line is the saturation temperature Ts.

図10で示すように、飽和蒸気、圧力の変化に対するエンタルピの変化は、圧力が低い領域において特に大きい。この傾向は、過熱蒸気についても同様である。   As shown in FIG. 10, the change of the enthalpy with respect to the change of the saturated steam and the pressure is particularly large in a low pressure region. This tendency is the same for superheated steam.

蒸気タービン10の排気圧力の程度の圧力レベルの、たとえば、圧力が0.005MPaの場合には、蒸気タービン10の入口圧力のような高い圧力側のたとえば圧力が1MPaの場合に比べて、圧力の変化に対するエンタルピの変化、すなわち、図10での曲線の傾きは、2桁程度大きい。   When the pressure level is about the same as the exhaust pressure of the steam turbine 10, for example, when the pressure is 0.005 MPa, the pressure level on the high pressure side such as the inlet pressure of the steam turbine 10 is 1 MPa, for example. The change of the enthalpy with respect to the change, that is, the slope of the curve in FIG.

このように、排気圧力を低減させることにより、排気蒸気のエンタルピを大きく低下させられることが分かる。この結果、蒸気タービン10の出力に変換される熱落差Δhを大きくする効果が得られる。   Thus, it can be seen that the enthalpy of the exhaust steam can be greatly reduced by reducing the exhaust pressure. As a result, an effect of increasing the heat drop Δh converted into the output of the steam turbine 10 is obtained.

図11は、側方排気方式のタービンの場合における第1の実施形態に係る凝縮器の構成を示す立断面図である。側方排気方式のタービン12においては、タービン排気は、タービン本体12aからほぼ水平方向に排出される。凝縮器100は、軸方向排気タービン11の場合と同様に、ほぼ水平方向に排出されたタービン排気を、流入部111を介して受け入れる。凝縮器100は、端板114が流入部111に対向する位置に配されるなど、軸方向排気タービン11の場合と同様の配置、構成を有し、熱交換効率に関する効果も、軸方向排気タービン11の場合と同様である。   FIG. 11 is an elevational sectional view showing a configuration of the condenser according to the first embodiment in the case of a side exhaust type turbine. In the side exhaust type turbine 12, the turbine exhaust is discharged from the turbine main body 12a in a substantially horizontal direction. As in the case of the axial exhaust turbine 11, the condenser 100 receives the turbine exhaust discharged in a substantially horizontal direction through the inlet 111. The condenser 100 has the same arrangement and configuration as the case of the axial exhaust turbine 11 such that the end plate 114 is disposed at a position facing the inflow portion 111, and the effect on the heat exchange efficiency is also small. This is the same as the case of No. 11.

なお、流入部111と排出部115の鉛直方向の高さ位置が異なっていても、水平方向の位置が異なっていればよい。すなわち、この場合であっても、器内ガスは水平方向に移動することから、重力の効果を用いて、冷却液を水平方向に流入部111側に還流することができる。噴射部は水平方向にも分布して配されており、凝縮器100内は、水平方向に温度分布が形成される。このため、冷却液の還流は、これまで述べてきた凝縮器100内の熱交換性能の向上ももたらす。また、同様の理由で、タービン排気の方向についても、水平方向の速度成分があれば、水平方向には限定されない。   In addition, even if the height positions of the inflow part 111 and the discharge part 115 in the vertical direction are different, the positions in the horizontal direction may be different. That is, even in this case, since the gas in the chamber moves in the horizontal direction, the coolant can be returned to the inflow portion 111 side in the horizontal direction by using the effect of gravity. The injection units are also distributed in the horizontal direction, and a temperature distribution is formed in the condenser 100 in the horizontal direction. Therefore, the reflux of the cooling liquid also improves the heat exchange performance in the condenser 100 described above. For the same reason, the direction of the turbine exhaust is not limited to the horizontal direction as long as there is a speed component in the horizontal direction.

以上のように、本実施形態によれば、凝縮器100において流入部111から排出部115に向かって温度勾配が生じる場合にも、効果的な熱交換が可能となり、蒸気タービン10の出力の増大を図ることができる。   As described above, according to the present embodiment, even when a temperature gradient occurs from the inflow part 111 to the discharge part 115 in the condenser 100, effective heat exchange becomes possible, and the output of the steam turbine 10 increases. Can be achieved.

[第2の実施形態]
図12は、第2の実施形態に係る凝縮器の側板に沿って見た冷却液還流構造の展開図である。図13は、図12のXIII−XIII線矢視断面図であり、図14は、図13のXIV−XIV線矢視断面図である。
[Second embodiment]
FIG. 12 is a developed view of the cooling liquid reflux structure viewed along a side plate of the condenser according to the second embodiment. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII of FIG. 12, and FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV of FIG.

本実施形態は、第1の実施形態の変形である。本第2の実施形態においては、還流ユニット130bが鉛直上方に向かって凸に形成されている。すなわち、流れ方向に対する傾斜角度が、流れ方向に沿って単調に減少するように形成されている。   This embodiment is a modification of the first embodiment. In the second embodiment, the reflux unit 130b is formed so as to protrude vertically upward. That is, the inclination angle with respect to the flow direction is formed so as to monotonously decrease along the flow direction.

詳細には、位置G1における還流ユニット130bの傾斜角θ1の方が、位置G1より下流側すなわちXの大きな位置G2における傾斜角θ2より大きい。すなわち、上流になるほど傾斜角が大きくなるように形成されている。その他の点では、第1の実施形態と同様である。   Specifically, the inclination angle θ1 of the recirculation unit 130b at the position G1 is larger than the inclination angle θ2 downstream of the position G1, that is, at a position G2 where X is large. That is, it is formed so that the inclination angle becomes larger toward the upstream. The other points are the same as in the first embodiment.

器内ガスは、流れるに従って冷却液との熱交換で順次凝縮する。このため、流れ方向に、器内ガスの重量流量は減少していく。流れ方向に圧力損失が生ずるものの器内圧力はほぼ同程度であるので、体積流量も流れ方向に沿って減少する。端板114付近を除いて、流れ方向に凝縮器100内の断面積は、ほぼ一定である。あるいは、流れ方向に沿って断面積の変化は小さい。   The gas inside the vessel is sequentially condensed by heat exchange with the cooling liquid as it flows. For this reason, the weight flow rate of the inside gas decreases in the flow direction. Although pressure loss occurs in the flow direction, the pressure in the vessel is almost the same, so that the volume flow rate also decreases in the flow direction. Except near the end plate 114, the cross-sectional area in the condenser 100 in the flow direction is substantially constant. Alternatively, the change in cross-sectional area along the flow direction is small.

このため、器内ガスの流れ方向の上流側では、器内ガスの流速が、下流側に比べて大きい。還流ユニット130bの上を冷却液が流動する際、器内ガスの流速が過大な場合は、冷却液の吹き上がりが生じ、還流ユニット130bの中間位置にて液の流動が阻害される場合がある。本第2の実施形態においては、流入部111に近づくにつれて、水平線に対する傾斜角度が次第に大きくなるように形成されている。傾斜角度が大きいほど、冷却液の流れ方向の重力の成分が大きくなる。この結果、ガス流速が高い領域において冷却液の移動方向への重力の加速度が大きくなり、吹き上がりを防止することができる。   For this reason, the flow velocity of the gas inside the vessel is higher on the upstream side in the flow direction of the gas inside the vessel than on the downstream side. When the coolant flows over the reflux unit 130b, if the flow rate of the gas in the chamber is excessive, the coolant may blow up, and the fluid may be blocked at an intermediate position of the reflux unit 130b. . In the second embodiment, the angle of inclination with respect to the horizontal line gradually increases as approaching the inflow portion 111. The greater the inclination angle, the greater the gravity component in the flow direction of the coolant. As a result, in a region where the gas flow velocity is high, the acceleration of gravity in the moving direction of the coolant becomes large, and it is possible to prevent blow-up.

[第3の実施形態]
図15は、第3の実施形態に係る凝縮器の側板に沿って見た冷却液還流構造の展開図である。図16は、図15のXVI−XVI線矢視断面図であり、図17は、図16のXVII−XVII線矢視断面図である。
[Third Embodiment]
FIG. 15 is a developed view of the cooling liquid reflux structure viewed along the side plate of the condenser according to the third embodiment. 16 is a cross-sectional view taken along the line XVI-XVI of FIG. 15, and FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line XVII-XVII of FIG.

本第3の実施形態は、第1の実施形態の変形である。本実施形態におけるそれぞれの還流ユニット130cは、底板132bと側板132aを有する。   The third embodiment is a modification of the first embodiment. Each reflux unit 130c in the present embodiment has a bottom plate 132b and a side plate 132a.

底板132bは、器内ガスの流れ方向に延びてかつ器内ガスの流れの上流側になるほど幅が広く形成されている。また、底板132bは、一方の側部が側胴112に接続されている。流れ方向に垂直な断面においては、底板132bは、図16に示すように、水平方向に配されている。   The bottom plate 132b is formed so as to extend in the flow direction of the internal gas and to be wider toward the upstream side of the flow of the internal gas. Further, one side of the bottom plate 132b is connected to the side trunk 112. In the cross section perpendicular to the flow direction, the bottom plate 132b is arranged in the horizontal direction as shown in FIG.

側板132aは、底板132bに沿って延びた板状で、底板132bの他方の側部に接続されている。側板132aは、その幅方向を鉛直方向になるように配されている。なお、側板132aは、鉛直方向に限定されない。すなわち、水平方向に対して底板132bより鉛直方向の高さが高い方向に傾くよう取り付けられ、側胴112、側板132aおよび側板132bとで、冷却液を保持可能に形成されていればよい。   The side plate 132a has a plate shape extending along the bottom plate 132b, and is connected to the other side of the bottom plate 132b. The side plate 132a is arranged so that its width direction is vertical. The side plate 132a is not limited to the vertical direction. In other words, it is only necessary that the mounting member be mounted so that the height in the vertical direction is higher than the bottom plate 132b with respect to the horizontal direction, and the side shell 112, the side plate 132a, and the side plate 132b can hold the cooling liquid.

以上のように構成された還流ユニット130cを有する本実施形態に係る冷却液還流構造130は、第1の実施形態における還流ユニット130aを用いた場合に比べて、側胴112から本体胴容器110の内側に突出する寸法を低減することができる。この結果、凝縮器100に冷却液還流構造130を設けることによる凝縮器100内の圧力損失の増加を抑制することができる。   The cooling liquid reflux structure 130 according to the present embodiment having the reflux unit 130c configured as described above has a larger size than the case where the reflux unit 130a according to the first embodiment is used. The size protruding inward can be reduced. As a result, an increase in pressure loss in the condenser 100 due to the provision of the coolant reflux structure 130 in the condenser 100 can be suppressed.

[第4の実施形態]
図18は、第4の実施形態に係る凝縮器の側板に沿って見た冷却液還流構造の展開図である。図19は、図18のIXX−IXX線矢視断面図である。また、図20は、図19のXX−XX線矢視断面図である。
[Fourth embodiment]
FIG. 18 is a developed view of the cooling liquid reflux structure viewed along the side plate of the condenser according to the fourth embodiment. FIG. 19 is a sectional view taken along the line IXX-IXX in FIG. 18. FIG. 20 is a sectional view taken along line XX-XX in FIG.

本第4の実施形態は、第3の実施形態の変形である。本実施形態においては、器内ガスの流れの上流側になるほど幅が広く形成されているのは側板133aの方であり、底板133bは、幅が一定に形成されている。その他の点では、第3の実施形態と同様である。   The fourth embodiment is a modification of the third embodiment. In the present embodiment, it is the side plate 133a that is formed wider toward the upstream side of the flow of the gas in the chamber, and the bottom plate 133b is formed to have a constant width. The other points are the same as the third embodiment.

以上のように構成された本実施形態においては、側胴112から本体胴容器110の内側に突出する寸法を、第3の実施形態よりさらに低減することができる。この結果、水平方向の寸法の余裕が生じ、配置上の制約が緩和される。   In the present embodiment configured as described above, the size of the protrusion from the side shell 112 to the inside of the main body shell container 110 can be further reduced than in the third embodiment. As a result, a margin in the horizontal direction is generated, and restrictions on the arrangement are relaxed.

[その他の実施形態]
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。さらに、これらの実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。
[Other Embodiments]
Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. Further, the features of each embodiment may be combined. Furthermore, these embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and equivalents thereof.

10…蒸気タービン、11…軸方向排気タービン、12…側方排気式タービン、12a…タービン本体、20…発電機、100…凝縮器、110…本体胴容器、110a…閉空間、111…流入部、112…側胴、113…上板、114…端板、115…排出部、116…ホットウェル、120…冷却液散布構造、121…母管、122…分岐管、123…噴射部ヘッダ、124…噴射部、130…冷却液還流構造、130a、130b、130c、130d…還流ユニット、131a、131b…側部、132a…側板、132b…底板、133a…側板、133b…底板   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Steam turbine, 11 ... Axial exhaust turbine, 12 ... Side exhaust type turbine, 12a ... Turbine main body, 20 ... Generator, 100 ... Condenser, 110 ... Main body case, 110a ... Closed space, 111 ... Inflow part , 112 ... side body, 113 ... top plate, 114 ... end plate, 115 ... discharge unit, 116 ... hot well, 120 ... coolant spray structure, 121 ... base tube, 122 ... branch tube, 123 ... injection unit header, 124 ... injection unit, 130 ... coolant reflux structure, 130a, 130b, 130c, 130d ... reflux unit, 131a, 131b ... side, 132a ... side plate, 132b ... bottom plate, 133a ... side plate, 133b ... bottom plate

Claims (7)

蒸気タービンからほぼ水平方向に排出されるタービン排気を器内ガスとして受け入れ、前記器内ガスの流路となる本体胴容器と、
前記蒸気タービンと前記本体胴容器とを連結する流入部と、
前記本体胴容器内に冷却液を噴射し、前記器内ガスを凝縮する冷却液散布構造と、
前記本体胴容器内で凝縮しなかった残りの前記器内ガスの前記本体胴容器の外部への排出部と、
前記本体胴容器の内側に取り付けられ、到達した前記冷却液を受け止めて重力によって前記器内ガスの流れの上流側に還流する1つまたは複数の還流ユニットを有する冷却液還流構造と、
を備えることを特徴とする凝縮器。
A main body vessel that receives turbine exhaust discharged in a substantially horizontal direction from the steam turbine as gas in the vessel, and serves as a flow path of the gas in the vessel,
An inflow section connecting the steam turbine and the main body vessel,
A coolant spraying structure for injecting a coolant into the main body container and condensing the chamber gas;
A discharge unit for discharging the remaining in-vessel gas not condensed in the main body container to the outside of the main body container,
A coolant reflux structure having one or more reflux units that are attached to the inside of the main body container and receive the coolant and reach the upstream side of the flow of the internal gas by gravity by gravity;
A condenser comprising:
前記本体胴容器は、
前記流入部に対向するように配されて前記排出部に接続する開口が形成された端板と、
当該本体胴容器の底部を構成し前記凝縮により生じた凝縮液を一時貯留するホットウェルと、
前記流入部と前記端板とを接続し鉛直方向に沿ってかつ前記器内ガスの流路方向に沿って拡がった互いに対向する2つの側胴と、
前記2つの側胴に接続され前記器内ガスの流路方向に沿って延びて、前記側胴、前記端板および前記ホットウェルと相まって閉空間を形成する上板と、
を有し、
前記1つまたは複数の還流ユニットのそれぞれは、前記側胴に取り付けられたことを特徴とする請求項1に記載の凝縮器。
The main body container,
An end plate provided with an opening formed to be opposed to the inflow portion and connected to the discharge portion,
A hot well that constitutes the bottom of the main body container and temporarily stores the condensate generated by the condensation;
Two opposite side trunks connecting the inflow portion and the end plate and extending along the vertical direction and along the flow direction of the internal gas,
An upper plate connected to the two side trunks and extending along a flow direction of the internal gas, and forming a closed space in combination with the side trunks, the end plate and the hot well;
Has,
The condenser according to claim 1, wherein each of the one or more reflux units is attached to the side shell.
前記1つの還流ユニット、または前記複数の還流ユニットのそれぞれは、前記冷却液を保持可能な堰状に形成され、前記器内ガスの流れの上流側に向かって、高さ位置が低くなるように配されていることを特徴とする請求項2に記載の凝縮器。   The one reflux unit or each of the plurality of reflux units is formed in a weir shape capable of holding the cooling liquid, and the height position thereof decreases toward the upstream side of the flow of the gas in the vessel. 3. The condenser according to claim 2, wherein the condenser is arranged. 前記1つの還流ユニット、または前記複数の還流ユニットのそれぞれは、前記器内ガスの流れ方向に延びてかつ前記器内ガスの流れの上流側になるほど幅が広くなる板状であり、水平方向に対して傾斜をもって前記側胴に取りつけられていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の凝縮器。   Each of the one reflux unit or the plurality of reflux units has a plate shape extending in the flow direction of the internal gas and having a width increasing toward the upstream side of the flow of the internal gas, and in a horizontal direction. The condenser according to claim 2, wherein the condenser is attached to the side body with an inclination. 前記1つの還流ユニット、または前記複数の還流ユニットのそれぞれは、前記器内ガスの流れ方向に延びてかつ前記器内ガスの流れの上流側になるほど幅が広くなり一方の側部が前記側胴に接続された底板と、前記底板に沿って延びた板状で水平方向に対して前記底板より鉛直方向の高さが高い方向に傾くように前記底板の他方の側部に接続され側板と、を有することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の凝縮器。   Each of the one reflux unit or the plurality of reflux units extends in the flow direction of the internal gas and becomes wider toward the upstream side of the flow of the internal gas, and one of the side units has the side body. A bottom plate connected to the side plate connected to the other side of the bottom plate so that the height in the vertical direction is higher than the bottom plate with respect to the horizontal direction in a plate shape extending along the bottom plate. The condenser according to claim 2 or 3, wherein: 前記1つの還流ユニット、または前記複数の還流ユニットのそれぞれは、幅がほぼ一定で前記器内ガスの流れ方向に延びて一方の側部が前記側胴に接続された底板と、前記器内ガスの流れの上流側になるほど幅が広くなり前記底板に沿って延びた板状で水平方向に対して前記底板より鉛直方向の高さが高い方向に傾くように前記底板の他方の側部に接続された側板と、を有することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の凝縮器。   The one reflux unit or each of the plurality of reflux units has a substantially constant width and extends in the flow direction of the internal gas, and a bottom plate having one side connected to the side body; It is connected to the other side of the bottom plate so that the width becomes wider toward the upstream side of the flow and extends in a plate shape extending along the bottom plate so that the height in the vertical direction is higher than the bottom plate with respect to the horizontal direction. The condenser according to claim 2, further comprising: a side plate that is provided. 前記1つの還流ユニット、または前記複数の還流ユニットのそれぞれは、流れ方向に対する傾斜角度が、流れ方向に沿って単調に減少するように形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の凝縮器。   7. The one reflux unit or each of the plurality of reflux units is formed such that an inclination angle with respect to a flow direction monotonically decreases along the flow direction. The condenser according to any one of the preceding claims.
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