JP2022537723A - 適した噴霧システムを備える、ｅｔｍプラントのための作動流体の蒸発器 - Google Patents

Abstract

本発明は、ＯＴＥＣプラントのための作動流体の蒸発器（１０）であって、蒸発器ボディ（１１）と、中央軸（Ｘ）に沿って延在していて、この軸に沿って圧力降下を受け、かつこの圧力降下に応じて規定される蒸発プロファイルに従って作動流体を蒸発させるために適している蒸発器のバンドル（１５）と、作動流体の供給網目、及び供給網目に配置され、かつ作動流体を噴霧することができる複数の噴霧ノズル（２２）を備える噴霧システム（１４）とを備える、蒸発器（１０）に関する。全ての噴霧ノズル（２２）は、実質的に同じ噴霧流量を有し、噴霧ノズル（２２）の配置は、蒸発プロファイルに応じて、中央軸に沿った所定の噴霧プロファイルを確実にするように選択される。【選択図】図１

Description

本発明は、ＯＴＥＣプラントのための作動流体の蒸発器に関する。

それ自体は公知である方法において、ＯＴＥＣ（又はフランス語でＥＴＭ、海洋温度差発電を意味する）プラントは、海洋の表流水と深層水との温度差を使用して、電気を製造する。

典型的には、このようなＯＴＥＣプラントは、内部で作動流体が高温の表流水によって蒸発されてタービンを駆動する蒸発器と、次いで内部でこの作動流体が海底の低温の水によって凝縮される凝縮器とを備える。

一般に、ＯＴＥＣプラントの蒸発器は、細長い形状であって、それを通って蒸発器のバンドルが延在する細長い形状を有する。複数のパイプ又はプレートの形態のこの蒸発器のバンドルは、蒸発器に沿って高温の水を循環させる。

パイプと、パイプに取り付けられたノズルとからなる噴霧システムが、このバンドルに沿って設けられ、バンドルに、液体の状態の作動流体を噴霧する。一般に、ノズルは、対応するパイプに沿って一様に配置される。

蒸発器のバンドルは、その軸方向の範囲に沿って不均一な動力プロファイルを有する。特に、高温の水の入口において、このバンドルは、高温の水の出口におけるよりも大きい動力を明確に有する。従って、蒸発器のバンドルは、その軸方向の範囲に沿って圧力降下を受ける。

幾つかの場合において、高温の水の入口における蒸発した流体の流量は、数倍、例えば４倍、高温の水の出口における流量よりも大きい。

次いで、蒸発器のバンドルに沿った圧力降下が、蒸発器の効率を、従ってＯＴＥＣプラントの効率を有意に損なうことが考えられる。

本発明の目的は、蒸発器のバンドルに沿った圧力降下にも関わらず特に効率の良い、ＯＴＥＣプラントのための蒸発器を提供することである。

この目的のために、本発明の主題は、ＯＴＥＣプラントのための作動流体の蒸発器であって、
中央軸に沿って延在している、細長い形状の、蒸発器ボディ；
高温の水を運び、中央軸に沿って延在していて、この中央軸に沿って圧力降下を受け、かつこの圧力降下に応じて規定される蒸発プロファイルに従って中央軸に沿って作動流体を蒸発させることができる、蒸発器のバンドル；
蒸発器のバンドルの上に延在している作動流体の供給網目と、液体状態の作動流体を蒸発器のバンドルに噴霧して、この作動流体を蒸発させることができる、供給網目に配置された複数の噴霧ノズルとを備える、噴霧システム
を備え、全ての噴霧ノズルが、実質的に同じ噴霧量を有し、蒸発器のバンドルに対する噴霧ノズルの配置が、蒸発器のバンドルの蒸発プロファイルに応じて、中央軸に沿った所定の噴霧プロファイルを確実にするように選択される、蒸発器に関する。

本発明の他の有利な態様によれば、蒸発器は、単独で、又は任意の技術的に可能な組み合わせで採用して、以下の特徴のうち１つ又は複数を備える。
蒸発器のバンドルによって形成されたガス状の状態の作動流体を排出することができ、かつ蒸発器のバンドルの蒸発プロファイルに従って中央軸に沿って配置されている、排出システム；
所定の噴霧プロファイルが、蒸発器のバンドルを通る高温の水の輸送の方向に従って、中央軸に沿って減少する噴霧量を有すること；
供給網目が、中央軸に沿って延在している複数の供給パイプの形態をとっていて、それぞれの噴霧ノズルが、これらの供給パイプのうち１つに配置されていること；
それぞれの噴霧ノズルが、所定の噴霧プロファイルに従って、対応する供給パイプに沿って配置されていること；
それぞれの噴霧ノズルが、ある噴霧方向を規定していて、この噴霧方向に沿って液体状態の作動流体を噴霧することができること；
それぞれの噴霧ノズルが、その噴霧方向に従って、かつ所定の噴霧プロファイルに従って、蒸発器のバンドルに対して配置されていること：
それぞれの噴霧ノズルが、その噴霧によって重複区域を画定していて、隣接する重複区域のうち少なくとも幾つかが、ある重複率で重複領域を形成していること；
前記又はそれぞれの重複率が、所定の噴霧プロファイルに従って選択されること；及び
蒸発器ボディが、蒸発器ボディを二分する鉛直平面を規定していて、噴霧ノズルが、鉛直平面に対して対称に配置されていること。

本発明のこれらの特徴及び利点は、非限定的な例としてのみ与えられる、添付の図面を参照してされる以下の説明から明確になる。

本発明による蒸発器の模式的な側面図である。 図１において見られる断面ＩＩ－ＩＩによる図１の蒸発器の模式的な断面図である。

実際に、ＯＴＥＣプラントのための蒸発器１０が、図１に示されている。例示された例において、蒸発器１０はパイプ蒸発器である。他の実施態様によれば、蒸発器はプレート蒸発器である。

図１を参照すると、蒸発器１０は、主軸Ｘに沿って延在した、略円筒形状１３に開口している少なくとも１つの略コーン形状１２を有する、蒸発器ボディ１１を有する。例えば、このボディ１１は加圧型である。

蒸発器１０は、噴霧システム１４と、蒸発器のバンドル１５と、流動システム１６と、排出システム１７とを備える。

蒸発器のバンドル１５は、主軸Ｘに沿ってボディ１１の円筒部分１３を通過する複数のパイプの形態をとる。これらのパイプは、数千の数、例えば３０００の数である。従って、図１の視認性の理由のために、これらのパイプは、この図において示されていない。

蒸発器のバンドル１５のパイプは、高温の水、すなわち表流水と呼ばれる水を輸送する。この水は、例えば図１の例において左から右に、主軸Ｘに沿って蒸発器のバンドル１５を通って流れる。

従って、噴霧システム１４を介して噴霧された作動流体がバンドル１５のパイプと接触するときに、それは蒸発する。

さらに、中央軸Ｘに沿って、蒸発器のバンドル１５は、高温の水の入口と高温の水の出口とにおける温度の差に起因して、圧力降下を有する。従って、この圧力降下によって、蒸発器のバンドル１５は、次いで、中央軸Ｘに沿って、この蒸発器のバンドル１５の作動流体を蒸発させる最大の能力に対応する蒸発プロファイルを規定する。

排出システム１７は、蒸発器のバンドル１５によってもたらされた蒸気を排出して、それを（図示されていない）タービンに誘導して、タービンを回転させることを可能とする。

例えば、流動システム１６は、非蒸発作動流体を、噴霧システム１４を介して蒸発器１０に流し戻すことを可能とする。

蒸発器のバンドル１５、パイプラインシステム１６及び排出システム１７は、それら自体は公知であり、以降では詳細には説明されない。

噴霧システム１４は、蒸発器ボディ１１中の蒸発器のバンドル１５の全体の長さに実質的に沿って、蒸発器のバンドル１５の上に延在している。

噴霧システム１４は、供給網目と、この供給網目に配置された複数の噴霧ノズル２２とを備える。

特に、図１及び２の例において、供給網目は、複数の供給パイプ２３の形態をとる。

蒸発器ボディ１１において、それぞれの供給パイプ２３は、主軸Ｘに沿って蒸発器のバンドル１５の上に延在している。従って、図１において、これらのパイプのうちボディ１１の内側に延在している部分は破線で示されていて、ボディ１１の外側に延在している部分は実線で示されている。

さらに、図２において断面に見られるように、供給パイプ２３は、蒸発器ボディ１１の上部部分に、円の弧２５に配置されている。この弧２５は、例えば、蒸発器ボディ１１のそれぞれの端部に配置された適した支持手段によって形成される。

例えば、この円の弧の開口部は、８０°～１６０°である。

さらに、例えば、供給パイプ２３は、この弧に沿って一様に分配されている。

従って、図２に示される例において、弧２５に沿って均一に分配された９つの供給パイプ２１が示されている。

例えば、供給パイプ２３は、ボディ１１のコーン部分１２の側面を通って、ボディ１１の内部から出ている。従って、このボディの外側で、供給パイプ２３は、特に噴霧システム１４に作動流体を供給するための（図示されていない）凝縮器に接続された、中央供給パイプに結合する。

噴霧ノズル２２は、ボディ１１の内側で、供給パイプ２３に沿って取り付けられている。

それぞれの噴霧ノズル２２は、噴霧方向に、作動流体を蒸発器のバンドル１５に噴霧することができる。

従って、それぞれの噴霧ノズル２２は、蒸発器のバンドル１５のカバー区域を形成する。少なくとも幾つかの噴霧ノズル２２の隣接するカバー区域は、重複領域を形成する。それぞれの重複領域は、重複率によって規定される。

さらに、噴霧ノズル２２の全ては、実質的に同じ噴霧量を有する。

本発明によれば、噴霧ノズル２２は、供給パイプ２３に配置されて、中央軸Ｘに沿った所定の噴霧プロファイルを確実にする。

特に、このようなプロファイルは、中央軸Ｘに沿って全体の蒸発器のバンドル１５に沿って噴霧量を規定していて、蒸発器のバンドル１５の蒸発プロファイルに従ってあらかじめ決定される。

言い換えれば、このプロファイルは、例えばｘ軸が中央軸Ｘに沿った複数の連続する点を規定し、ｙ軸がこれらの点のそれぞれにおける噴霧量を規定する、グラフの形態で提供される。

この噴霧プロファイルは、蒸発器１０の設計において、蒸発器１０の効率を向上させるように選択される。従って、例えば、この噴霧プロファイルは、蒸発器のバンドル１５の蒸発プロファイルに従っていて、このバンドルの作動流体を蒸発させる最大の能力を確実にする。

さらに、有利には、中央軸Ｘに沿った排出システム１７の配置は、蒸発器のバンドル１５の蒸発プロファイルに、従って噴霧システムの噴霧プロファイルに適合される。

蒸発プロファイルを考慮に入れつつ、このような噴霧プロファイルを確実にするように、供給パイプ２３に沿った噴霧ノズル２２の配置は調節される。

特に、この目的のために、１つの実施態様によれば、それぞれの噴霧ノズル２２の配置に関する２つのパラメータが設定される。

これらのパラメータのうち第一のものは、それぞれのノズルが取り付けられる供給パイプ２３に沿ったそれぞれのノズルの位置に対応する。

従って、同じパイプ２３に沿ったノズルの位置は、所定の噴霧プロファイルに従って選択される。

図１の例において、同じパイプに配置された噴霧ノズル２２は、例えば、所定の噴霧プロファイルに従って決定された増大法則に従って、左から右へと増加した距離で、間隔を空けられる。

従って、この図１の例において、高温の水は、蒸発器のバンドル１５によって左から右へと輸送され、従って、噴霧プロファイルは、左から右へと減少する噴霧量を有する。

さらに、全てのパイプ２３について同じ増大法則を選択することができることは明確である。

第二のパラメータは、蒸発器のバンドル１５に対するそれぞれのノズルの配向に対応する。例えば、この配向は、対応するノズルの噴霧方向と、蒸発器のバンドル１５の表面との間に形成される角度によって規定される。

図２に示される例において、噴霧ノズル２２は、中央軸Ｘが通過する、蒸発器のバンドル１５の中央に向かって配向されている。

さらに、この場合において、噴霧ノズル２２は、蒸発器ボディ１１を通過する、中央軸Ｘを含む鉛直平面ＰＶに対して対称に配向されている。

さらに、本発明の１つの有利な実施態様によれば、１つ又は複数の重複領域を規定する１つ又は複数の重複率は、所定の噴霧プロファイルを確実にするように選択される。

従って、この実施態様によれば、異なるカバー区域の間の重複率の調節に対応する第三のパラメータの調節もまた可能であり、局所的な蒸発量に適合された噴霧プロファイルを得ることができる。

従って、本発明は多くの利点を有すると考えられる。

実際に、本発明は、蒸発器のバンドルに沿ったノズルの配置を調節することによって、所定の噴霧プロファイルを達成することを提案している。

これらの調節は、ノズルの位置、配向、及びこのバンドルにおける重複率の調節を含む。

従って、同じ噴霧量を有するノズルを使用することができ、このことは、所定の噴霧量を有するノズルを蒸発器における所定の位置に取り付けなければならない場合と比較して、これらのノズルの取り付け及びメンテナンスを非常に単純化し、エラーの可能性を低減する。

Claims (10)

1. ＯＴＥＣプラントのための作動流体の蒸発器（１０）であって、
   中央軸（Ｘ）に沿って延在している、細長い形状の、蒸発器ボディ（１１）；
   高温の水を輸送し、前記中央軸（Ｘ）に沿って延在していて、この中央軸（Ｘ）に沿って圧力降下を受け、かつこの圧力降下に応じて規定される蒸発プロファイルに従って前記中央軸（Ｘ）に沿って前記作動流体を蒸発させることができる、蒸発器のバンドル（１５）；
   前記蒸発器のバンドル（１５）の上に延在している作動流体の供給網目と、液体状態の前記作動流体を前記蒸発器のバンドル（１５）に噴霧して、この作動流体を蒸発させることができる、前記供給網目に配置された複数の噴霧ノズル（２２）とを備える、噴霧システム（１４）
   を備え、全ての前記噴霧ノズル（２２）が、実質的に同じ噴霧流量を有すること、及び前記蒸発器のバンドル（１５）に対する前記噴霧ノズル（２２）の配置が、前記蒸発器のバンドル（１５）の前記蒸発プロファイルに応じて、前記中央軸（Ｘ）に沿った所定の噴霧プロファイルを確実にするように選択されることを特徴とする、蒸発器（１０）。
2. 前記蒸発器のバンドル（１５）によって形成されたガス状の状態の前記作動流体を排出するように適合されていて、かつ前記蒸発器のバンドル（１５）の前記蒸発プロファイルに従って前記中央軸（Ｘ）に沿って配置されている排出システム（１７）をさらに備える、請求項１に記載の蒸発器（１０）。
3. 前記所定の噴霧プロファイルが、前記蒸発器のバンドル（１５）を通る高温の水の輸送の方向に従って、前記中央軸（Ｘ）に沿って減少する噴霧量を有する、請求項１又は２に記載の蒸発器（１０）。
4. 前記供給網目が、前記中央軸（Ｘ）に沿って延在している複数の供給パイプ（２３）の形態をとっていて、それぞれの噴霧ノズル（２２）が、これらの供給パイプ（２３）のうち１つに配置されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の蒸発器（１０）。
5. それぞれの噴霧ノズル（２２）が、前記所定の噴霧プロファイルに従って、対応する供給パイプ（２３）に沿って配置されている、請求項４に記載の蒸発器（１０）。
6. それぞれの噴霧ノズル（２２）が、ある噴霧方向を規定していて、この噴霧方向に沿って液体状態の前記作動流体を噴霧するように適合されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の蒸発器（１０）。
7. それぞれの噴霧ノズル（２２）が、その噴霧方向に従って、及び前記所定の噴霧プロファイルに従って、前記蒸発器のバンドル（１５）に対して配置されている、請求項６に記載の蒸発器（１０）。
8. それぞれの噴霧ノズル（２２）が、その噴霧によって重複区域を画定していて、隣接する前記重複区域のうち少なくとも幾つかが、ある重複率で重複領域を形成している、請求項１～７のいずれか１項に記載の蒸発器（１０）。
9. 前記又はそれぞれの重複率が、前記所定の噴霧プロファイルに従って選択される、請求項８に記載の蒸発器（１０）。
10. 前記蒸発器ボディ（１１）が、前記ボディを二分する、ある鉛直平面（ＰＶ）を規定していて、前記噴霧ノズル（２２）が、前記鉛直平面（ＰＶ）に対して対称に配置されている、請求項１～９のいずれか１項に記載の蒸発器（１０）。

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