JP2020512522A - 縦型の強制流動蒸気発生器における水の再循環 - Google Patents

Abstract

本発明は、廃熱蒸気発生器において、縦型の強制流動蒸気発生器を起動するための方法に関するものであり、強制流動蒸気発生器には、作動流体として給水が供給され、強制流動蒸気発生器において、給水はまず、給水予熱器（１）を貫流した後に、蒸発器（２）を貫流し、その際に少なくとも部分的に蒸発し、部分的に蒸発した作動流体は、水分離システム（３）に供給され、水分離システム（３）内では、蒸発しなかった作動流体が、蒸発した作動流体から分離かつ回収され、水分離システム（３）内で回収された蒸発していない作動流体の少なくとも一部は、蒸発器（２）に測地学的に供給され、蒸発しなかった作動流体が蓄積し、特定の量を超えると、余剰の部分は自動的に、水分離システム（３）から排出される。本発明はさらに、縦型の強制流動蒸気発生器を起動するための対応する装置に関する。

Description

本発明は、廃熱蒸気発生器において、縦型の強制流動蒸気発生器を起動するための方法と、廃熱蒸気発生器において、縦型の強制流動蒸気発生器を起動するための装置とに関する。

強制流動蒸発器を有する廃熱蒸気発生器は、いわゆる横型（水平方向の煙道ガス流路を有する）及び縦型（垂直方向の煙道ガス流路を有する）ベンソン廃熱蒸気発生器として知られている。垂直方向の煙道ガス流路を備えた実施形態は、水平方向の構造に対して、費用面での利点を有している。これに対して、縦型のベンソン廃熱蒸気発生器の動作面での欠点は、起動に際する明らかにより多い水の排出量（ブローダウン）に起因する、著しく多い水消費量にある。

従って、本発明の課題は、廃熱蒸気発生器において、縦型の強制流動蒸気発生器、すなわち垂直方向の煙道ガス流路を有する強制流動蒸気発生器を起動するための方法であって、先行技術と比較して、水消費量が減少する方法について記載することにある。本発明のさらなる課題は、廃熱蒸気発生器において、縦型の強制流動蒸気発生器を起動するための対応する装置について記載することにある。

本発明は、廃熱蒸気発生器において、縦型の強制流動蒸気発生器を起動するための方法に向けられた課題を、以下のように定めることによって解決する。すなわち、廃熱蒸気発生器において、縦型の強制流動蒸気発生器を起動するための当該方法では、強制流動蒸気発生器に、作動流体として給水が供給され、強制流動蒸気発生器において、給水はまず、給水予熱器を貫流した後に、蒸発器を貫流し、その際に少なくとも部分的に蒸発し、この部分的に蒸発した作動流体は、水分離システムに供給され、水分離システム内では、蒸発しなかった作動流体が、蒸発した作動流体から分離かつ回収され、水分離システム内で回収された蒸発していない作動流体の少なくとも一部は、蒸発器に測地学的に供給され、蒸発しなかった作動流体が蓄積し、特定の量を超えると、余剰の部分は自動的に、水分離システムから排出される。

蒸発しなかった作動流体を再循環させることによって、ガス−蒸気タービン設備における水消費量は、著しく削減される。発生する廃水の処理に必要なシステムは、より小さく（従ってより安価に）設計され得る。必要な脱イオン水の供給に必要なシステムも同様に、より小さく（従ってより安価に）設計され得る。

測地学的な再循環に基づいて、ポンプを使用する必要性はなくなる。このことは、設備の投資にも信頼性にも、ポジティブな影響を与える。

その際、水分離システムが、分離器と瓶とを含んでおり、蒸発しなかった作動流体が、分離器から再循環すると適切である。なぜなら、これによって、測地学的な再循環の費用を、分離器及び瓶の分離を有さない実施形態に比べて、少なく抑えられるからである。

蒸発しなかった作動流体を、水分離システムから蒸発器に再循環させるために、ただ遮断装置のみが開かれ、再循環される作動流体の量が、ただ水分離システムの形状によってのみ制御される場合は、極めて特に有利である。

廃熱蒸気発生器において、縦型の強制流動蒸気発生器を起動するための装置に向けられた課題は、装置によって解決され、当該装置は、給水ポンプを用いて給水供給管を通じて作動流体として給水が供給され得る給水予熱器と、作動流体の流れる方向において給水予熱器の下流に接続され、作動流体によって貫流可能であり、作動流体を少なくとも部分的に蒸発させることが可能である蒸発器と、蒸発器の出口における、蒸発していない作動流体を蒸発した作動流体から分離することが可能である水分離システムと、を有しており、水分離システムは、別個の容器として設計された分離器及び瓶を含んでおり、分離器の戻り配管は、蒸発器の接続点に合流しており、分離器内の戻り配管のための作動流体出口は、当該接続点よりも上方に離れて位置しており、これによって、蒸発しなかった作動流体が戻り配管を通って蒸発器内に測地学的に戻されることが可能であり、さらに、流出導管が、分離器から分岐し、瓶内に合流し、水分離システム内に配置され、これによって、流出導管は、少なくとも一部が、戻り配管の上方に配置されている。

蒸発器に戻り得るよりも多くの水が分離器に到着する場合、分離器内の充填レベルは、流出導管の配置によって決定された点まで上昇し、その後で自動的に、水は瓶内に流出するであろう。この、水の瓶に流出した水は、従来知られている方法で排出される。

有利な実施形態では、遮断装置は、戻り配管内に配置されており、これによって、水の排出の終了に際して、蒸発器への戻り配管は閉止され得る。

さらに、逆止め弁が戻り配管内に配置されており、これによって、蒸発していない作動流体の流れが、一方向にのみ、すなわち水分離システムから蒸発器に向かう方向においてのみ可能であると有利である。

有利な実施形態では、流出導管は、分離器の底面を通って分離器内に突出する管を含んでいる。

さらに、第１の排出導管が、分離器の下端に配置され、瓶内に合流しており、これによって、分離器を可能な限り完全に空にすることが可能であると有利である。

流出導管の部分が、分離器と瓶との間でサイフォン様に設計されており、その最も深い位置において、瓶に合流する第２の排出導管が設けられていることも、有利であり得る。

上述の実施形態は全て、再循環及び流出が自動的に行われると共に、水分離システムの形状からもたらされており、例えば戻り配管内に三方弁の機能を有する弁アセンブリが配置され、当該弁アセンブリから導管が瓶内に分岐するという解決法の場合のような、能動的な制御は必要ないという利点を有している。

図面を基に、本発明を例示的に、詳細に説明する。示されている図面は概略的であり、原寸に比例していない。

本発明では分離器と瓶とが分離している水分離システムを有する、縦型の強制流動蒸気発生器を起動するための装置を示す図である。 分離器と瓶とがユニットを形成している水分離システムを有する、縦型の強制流動蒸気発生器を起動するための装置を示す図である。 本発明に係る縦型の強制流動蒸気発生器を起動するための装置であって、瓶に対してオーバーフローするための流出導管が分離器の底面を通って差し込まれた管を含んでいる装置を示す図である。 本発明に係る縦型の強制流動蒸気発生器を起動するための装置であって、流出導管が、分離器と瓶との間に配置されたサイフォンを含んでいる装置を示す図である。 縦型の強制流動蒸気発生器を起動するための装置であって、再循環及び瓶への流出が、三方弁を通じて行われる装置を示す図である。

図１は、縦型の強制流動蒸気発生器を起動するための装置を概略的かつ例示的に示しており、当該装置は、給水ポンプ７を用いて給水供給管８を通じて作動流体として給水が供給され得る給水予熱器１と、蒸発器２と、水分離システム３とを有している。本発明に係る装置を実現するためには、水分離システム３内で、分離器４を水の瓶５から分離することが必要である。分離器及び瓶のための共通の容器を備えるという、技術的に利点がより少ない解決法は、図２に示されている。

図１の実施形態では、分離器４の下端１７は、明らかに、接続点１０の上方において蒸発器２内に、例えば入口ヘッダー２０の上方において位置している。それによって、分離器４から蒸発器２に測地学的に流出することが可能になる。この流出は、作動流体出口１１から、戻り配管９と、戻り配管９内に位置する遮断装置６を通って、接続点１０まで行われる。さらに、図１の実施例では、逆止め弁１３が、戻り配管９内に配置されている。

起動に際して、蒸発器２から排出される水が、分離器４に到着し、分離されるのと同時に、この水は、蒸発器２に戻され得る。この手段の効率は、蒸発器２が起動のために、完全には充填されない場合に、増大する。蒸発器２に戻り得るよりも多くの水が、分離器４に到着する場合、分離器４内の充填レベルは、水の瓶５にオーバーフロー２１するまで上昇するであろう。この、流出導管１２を通じて、分離器４から水の瓶５にオーバーフローする水は、従来知られている方法で排出される。水の排出が終了すると（システム内の圧力上昇）、戻り配管９内の遮断装置６が、蒸発器２に対して閉止される。第２の、可能な限り小さく設計された、分離器４から水の瓶５への第１の排出導管１６は専ら、設備の動作中及び停止中に、可能な限り完全に分離器４を空にするために用いられる。

図２は、当該問題の、より利点の少ない解決法を示している。この解決法を実行するために、水分離システム３の分離器４と水の瓶５とは、共通の容器に残されていてよい。蒸発せずに分離された作動流体の蒸発器２への再循環は、やはり、戻り配管９と、戻り配管９内に位置する遮断装置６又は逆止め弁１３とを通じて行われる。起動に際して、蒸発器２から排出される水が、分離器４に到着し、分離されるのと同時に、まず、水の瓶５内の水位が、戻り配管９の接続部のレベルまで上昇する。その後で、水は、蒸発器２に戻され得る。水の排出が終了すると（システム内の圧力上昇）、戻り配管９内の遮断装置６が、蒸発器２の入口ヘッダー２０に対して閉止される。この図２に表された解決法の効率は、図１の実施形態の効率よりも低い。なぜなら、蒸発器２への再循環が、水の瓶５が大部分充填されている場合に初めて可能だからである。

図３の実施形態は、以下の実施形態のように、再び、分離器４と瓶５とが分離している水分離システム３を有しており、流出導管１２の構成によって、図１の実施形態とは異なっている。当該実施形態では、瓶５へのオーバーフローは、分離器４の外壁を通ってではなく、分離器４の底面１４を通って差し込まれた管１５を通って行われる。その際、この管１５の長さは、生じている分離器４内の充填レベルを決定する。

図４の実施形態は、流出導管１２の構成によって、図１及び図３の実施形態とは異なっている。当該実施形態では、瓶５へのオーバーフローは、分離器４の外壁又は管１５を通ってではなく、分離器４と瓶５との間に配置されたサイフォン２２を通って行われる。その際、このサイフォン２２の高さは、生じている分離器４内の充填レベルを決定する。この目的のために、流出導管１２の部分が、分離器４と瓶５との間でサイフォン様に設計されており、その最も深い位置１８において、瓶５に合流する第２の排出導管１９が設けられている。

図５は、これまでの図面とは異なる戻り配管９又は流出導管１２を有する、縦型の強制流動蒸気発生器を起動するための装置を示している。戻り配管９内には、三方弁の機能を有する弁アセンブリ２３が配置されており、弁アセンブリ２３からは、導管２４が瓶５内に分岐しており、これによって、再循環及び瓶５への流出の両方が、この場合は三方調節弁２３を通じて行われる。三方調節弁２３の位置は、分離器４内の充填レベルを通じて制御される。

１ 給水予熱器
２ 蒸発器
３ 水分離システム
４ 分離器
５ 瓶
６ 遮断装置
７ 給水ポンプ
８ 給水供給管
９ 戻り配管
１０ 接続点
１１ 作動流体出口
１２ 流出導管
１３ 逆止め弁
１４ 底面
１５ 管
１６ 第１の排出導管
１７ 下端
１８ 最も深い位置
１９ 第２の排出導管
２０ 入口ヘッダー
２１ オーバーフロー
２２ サイフォン
２３ 弁アセンブリ、三方調節弁
２４ 導管

Claims (9)

1. 廃熱蒸気発生器において、縦型の強制流動蒸気発生器を起動するための方法であって、前記強制流動蒸気発生器に、作動流体として給水が供給され、前記強制流動蒸気発生器において、前記給水はまず、給水予熱器（１）を貫流した後に、蒸発器（２）を貫流し、その際に少なくとも部分的に蒸発し、部分的に蒸発した前記作動流体は、水分離システム（３）に供給され、前記水分離システム（３）内では、蒸発しなかった前記作動流体が、蒸発した前記作動流体から分離かつ回収される方法において、
   前記水分離システム（３）内で回収された蒸発していない前記作動流体の少なくとも一部は、前記蒸発器（２）に測地学的に供給され、蒸発しなかった前記作動流体が蓄積し、特定の量を超えると、余剰の部分は自動的に、前記水分離システム（３）から排出されることを特徴とする方法。
2. 前記水分離システム（３）が、分離器（４）及び瓶（５）を含んでおり、蒸発しなかった前記作動流体は、前記分離器（４）から再循環される、請求項１に記載の方法。
3. 蒸発しなかった前記作動流体を、前記水分離システム（３）から前記蒸発器（２）に再循環させるために、遮断装置（６）が開かれ、再循環される前記作動流体の量が、ただ前記水分離システム（３）の形状によってのみ制御される、請求項１又は２に記載の方法。
4. 廃熱蒸気発生器において、縦型の強制流動蒸気発生器を起動するための装置であって、
   −給水ポンプ（７）を用いて給水供給管（８）を通じて作動流体として給水が供給され得る給水予熱器（１）と、
   −前記作動流体の流れる方向において前記給水予熱器（１）の下流に接続され、前記作動流体によって貫流可能であり、前記作動流体を少なくとも部分的に蒸発させることが可能である蒸発器（２）と、
   −前記蒸発器（２）の出口における、蒸発していない前記作動流体を蒸発した前記作動流体から分離することが可能である水分離システム（３）と、を有している装置において、
   前記水分離システム（３）は、別個の容器として設計された分離器（４）及び瓶（５）を含んでおり、戻り配管（９）は、前記分離器（４）から、前記蒸発器（２）の接続点（１０）に合流しており、前記分離器（４）内の前記戻り配管（９）のための作動流体出口（１１）は、前記接続点（１０）よりも上方に離れて位置しており、これによって、蒸発しなかった前記作動流体が前記戻り配管（９）を通って前記蒸発器（２）内に測地学的に戻ることが可能であり、さらに、流出導管（１２）が、前記分離器（４）から分岐し、前記瓶（５）内に合流し、前記水分離システム（３）内に配置され、これによって、前記流出導管は、少なくとも一部が、前記戻り配管（９）の上方に配置されていることを特徴とする装置。
5. 遮断装置（６）が、前記戻り配管（９）内に配置されている、請求項４に記載の装置。
6. 逆止め弁（１３）が、前記戻り配管（９）内に配置されている、請求項４又は５に記載の装置。
7. 前記流出導管（１２）が、前記分離器（４）の底面（１４）を通って、前記分離器（４）内に突出している管（１５）を含む、請求項４から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 第１の排出導管（１６）が、前記分離器（４）の下端（１７）に配置され、前記瓶（５）内に合流しており、これによって、前記分離器（４）を可能な限り完全に空にすることが可能である、請求項４から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記流出導管（１２）の部分が、前記分離器（４）と前記瓶（５）との間でサイフォン様に設計されており、前記部分の最も深い位置（１８）において、前記瓶（５）に合流する第２の排出導管（１９）が設けられている、請求項４から６のいずれか一項に記載の装置。

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