JP2023111272A - direct contact condenser - Google Patents

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昂輝 前田
Koki Maeda
将太 津田
Shota Tsuda
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Abstract

To provide a direct contact condenser capable of suppressing residence of flow inside a downward exhaust type direct contact condenser to maintain a degree of vacuum inside the condenser.SOLUTION: A direct contact condenser is a downward exhaust type condenser in which a plurality of cooling water supply pipes are provided inside a steam condensation unit into which turbine exhaust gas flows, and comprises a plurality of spray nozzles provided in the cooling water supply pipe and arranged in a flow direction of the turbine exhaust. Of the plurality of spray nozzles, the most upstream spray nozzle with respect to the flow direction of the turbine exhaust sprays cooling water obliquely upstream with respect to the flow direction of the turbine exhaust.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明の実施形態は、直接接触式復水器に関する。 Embodiments of the present invention relate to direct contact condensers.

地熱発電プラントにおいて復水器は、高温のタービン排気と低温の冷却水との熱交換によりタービン排気中に含まれる水蒸気を凝縮し、タービンの排気圧を負圧に保つ機器である。地熱発電プラントは水蒸気が凝縮した復水を再び使用する必要がないため、構造が簡単で熱交換にも有利な直接接触式復水器が用いられることが多い。直接接触式復水器は、主にトレイ(多孔板)式と液滴噴霧式(スプレー式)に分類される。トレイ式は蒸気の動圧でトレイから落下する冷却水を微細化する方式であり、スプレー式はスプレーノズルを用いて冷却水を微細化してタービン排気中に噴射する方式である。スプレー式の復水器としては下方排気型(上方流入型)や水平排気型(水平流入型)がある。 In a geothermal power plant, a condenser is a device that condenses steam contained in turbine exhaust gas by heat exchange between high-temperature turbine exhaust gas and low-temperature cooling water to keep the exhaust pressure of the turbine at a negative pressure. Since geothermal power plants do not need to reuse condensed water from steam condensed, direct contact condensers, which are simple in structure and advantageous for heat exchange, are often used. Direct contact condensers are mainly classified into a tray (perforated plate) type and a droplet spray type (spray type). In the tray type, the cooling water falling from the tray is atomized by the dynamic pressure of steam, and in the spray type, the cooling water is atomized using a spray nozzle and sprayed into the turbine exhaust. Spray type condensers include a downward exhaust type (upward inflow type) and a horizontal exhaust type (horizontal inflow type).

地熱の生産井から供給される水蒸気には一般的に二酸化炭素などの不凝縮ガスが含まれる。不凝縮ガスは伝熱を阻害するため、水蒸気を凝縮する復水器では不凝縮ガスを滞留させることなく冷却し排出することがタービンの排気圧を負圧に保つために重要となる。 Steam supplied from geothermal production wells generally contains non-condensable gases such as carbon dioxide. Since the non-condensable gas hinders heat transfer, it is important to cool and discharge the non-condensable gas in a condenser that condenses steam in order to keep the exhaust pressure of the turbine at a negative pressure.

特開平11-63857号公報JP-A-11-63857 特開2010-270925号公報JP 2010-270925 A 特開2020-26932号公報JP 2020-26932 A 特開2018-35999号公報JP-A-2018-35999

直接接触式復水器においてタービン排気と冷却水とが接触すると、タービン排気中に含まれる水蒸気が冷やされて凝縮するため、タービン排気の流速が徐々に減少する。その結果、流れ方向における下流側のタービン排気の流速が、上流側と比べて遅くなるので、流れの滞留が生じやすくなる。流れの滞留が生じた箇所には不凝縮ガスが集まるため、タービン排気と冷却水との間の伝熱効率が悪化し、復水器の真空度が悪化する可能性がある。復水器の真空度が悪化すると地熱発電プラントの発電効率が低下する。 When the turbine exhaust and cooling water come into contact with each other in the direct contact condenser, water vapor contained in the turbine exhaust is cooled and condensed, thereby gradually decreasing the flow velocity of the turbine exhaust. As a result, the flow velocity of the turbine exhaust on the downstream side in the flow direction becomes lower than that on the upstream side, so that the flow tends to stagnate. Since non-condensable gas collects where the flow is stagnant, the heat transfer efficiency between the turbine exhaust and the cooling water may deteriorate, and the degree of vacuum in the condenser may deteriorate. If the degree of vacuum in the condenser deteriorates, the power generation efficiency of the geothermal power plant will decrease.

本発明が解決しようとする課題は、下方排気型の直接接触式復水器内部における流れの滞留を抑制することで、復水器内部の真空度を維持できる直接接触式復水器を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a direct contact condenser that can maintain the degree of vacuum inside the condenser by suppressing the stagnation of the flow inside the downward exhaust type direct contact condenser. That is.

上記課題を解決するために、実施形態の直接接触式復水器は、タービン排気が流入する蒸気凝縮部の内部に冷却水供給管が設けられた下方排気型の復水器であって、前記冷却水供給管に設けられ、前記タービン排気の流れ方向に複数配置されたスプレーノズルを備え、前記複数配置されたスプレーノズルのうち、前記タービン排気の流れ方向に対して最も上流側に配置されたスプレーノズルは、前記タービン排気の流れ方向に対して斜め上流方向に冷却水を噴霧する。 In order to solve the above problems, the direct contact condenser of the embodiment is a downward exhaust type condenser in which a cooling water supply pipe is provided inside a steam condensation section into which turbine exhaust flows, A cooling water supply pipe is provided with a plurality of spray nozzles arranged in a flow direction of the turbine exhaust, and among the plurality of spray nozzles, the spray nozzle is arranged on the most upstream side with respect to the flow direction of the turbine exhaust. The spray nozzle sprays cooling water obliquely upstream with respect to the flow direction of the turbine exhaust.

第1実施形態に係る地熱発電プラントの概要図Schematic diagram of a geothermal power plant according to the first embodiment 第1実施形態に係る直接接触式復水器の鉛直方向における断面の概略図Schematic diagram of a cross section in the vertical direction of the direct contact condenser according to the first embodiment 第1実施形態に係る直接接触式復水器のA部に関する拡大図Enlarged view of the A section of the direct contact condenser according to the first embodiment 第1実施形態の変形例に係る直接接触式復水器のA部に関する拡大図Enlarged view of the A portion of the direct contact condenser according to the modified example of the first embodiment 第1実施形態の変形例に係る直接接触式復水器のA部に関する拡大図Enlarged view of the A portion of the direct contact condenser according to the modified example of the first embodiment 第2実施形態に係る直接接触式復水器の拡大図Enlarged view of the direct contact condenser according to the second embodiment 第2実施形態の変形例に係る直接接触式復水器の拡大図Enlarged view of a direct contact condenser according to a modification of the second embodiment 第2実施形態の変形例に係る直接接触式復水器の拡大図Enlarged view of a direct contact condenser according to a modification of the second embodiment 第3実施形態に係る直接接触式復水器の拡大図Enlarged view of the direct contact condenser according to the third embodiment 第3実施形態の変形例に係る直接接触式復水器の拡大図Enlarged view of a direct contact condenser according to a modification of the third embodiment 第3実施形態の変形例に係る直接接触式復水器の拡大図Enlarged view of a direct contact condenser according to a modification of the third embodiment

以下、発明を実施するための形態について説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments for carrying out the invention will be described below.

(第1実施形態)
第1実施形態について図面を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係る地熱発電プラントの概要図である。図1に示すように、地熱発電プラント30は、気液分離器31と、除湿装置32と、蒸気タービン33と、発電機34と、復水器1とを備えている。図1の矢印は、水蒸気または水の流れを示している。
(First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a geothermal power plant according to the first embodiment. As shown in FIG. 1 , the geothermal power plant 30 includes a gas-liquid separator 31 , a dehumidifier 32 , a steam turbine 33 , a generator 34 and a condenser 1 . The arrows in Figure 1 indicate the flow of steam or water.

気液分離器31は、生産井からの地熱流体を主蒸気と熱水とに分離する。分離された主蒸気は、除湿装置32でさらに水滴を除去された後、除湿装置32と蒸気タービン33との間に設けられた蒸気加減弁(図示していない)を通過して、蒸気タービン33に流入する。 A gas-liquid separator 31 separates the geothermal fluid from the production well into main steam and hot water. The separated main steam is further removed of water droplets by the dehumidifier 32, passes through a steam control valve (not shown) provided between the dehumidifier 32 and the steam turbine 33, and is supplied to the steam turbine 33. flow into

蒸気タービン33は、主蒸気から膨張仕事をされ、タービンロータ(図示していない)を介して接続された発電機34を回転駆動させる。発電機34は、蒸気タービン33からの回転エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する。蒸気タービン33で膨張仕事をした後の主蒸気は、タービン排気として復水器1に流入する。 The steam turbine 33 receives expansion work from the main steam and rotates a generator 34 connected via a turbine rotor (not shown). The generator 34 converts the rotational energy from the steam turbine 33 into electrical energy to generate power. The main steam that has undergone expansion work in the steam turbine 33 flows into the condenser 1 as turbine exhaust.

復水器1は、タービン排気に含まれる水蒸気を冷却することで凝縮する。復水器1で凝縮された凝縮水は、気液分離器31で分離された熱水および除湿装置32で除去された水滴と合流し、還元井に送られる。 The condenser 1 cools and condenses water vapor contained in the turbine exhaust. The condensed water condensed in the condenser 1 joins the hot water separated by the gas-liquid separator 31 and the water droplets removed by the dehumidifier 32, and is sent to the reinjection well.

次に、復水器1のより詳細な構成について説明する。図2は、第1実施形態に係る直接接触式復水器の鉛直方向における断面の概略図である。また、図3は図2のA部に関する拡大図である。図4および図5は第1実施形態の変形例に関するA部の拡大図である。 Next, a more detailed configuration of the condenser 1 will be described. FIG. 2 is a schematic diagram of a cross section in the vertical direction of the direct contact condenser according to the first embodiment. 3 is an enlarged view of the A portion of FIG. 2. FIG. FIGS. 4 and 5 are enlarged views of the A portion relating to the modified example of the first embodiment.

図2に示すように、復水器1は、蒸気タービン33から排出されるタービン排気が流入するタービンダクト10と、タービン排気ダクト10に接続され、タービン排気ダクト10からのタービン排気が流入する蒸気凝縮部11と、蒸気凝縮部11の内部に冷却水を供給する冷却水供給管12と、蒸気凝縮部11のタービン排気ダクト10とは反対側に接続されるガス冷却部14とを有する下方排気型の直接接触式復水器である。 As shown in FIG. 2 , the condenser 1 includes a turbine duct 10 into which turbine exhaust discharged from a steam turbine 33 flows, and steam connected to the turbine exhaust duct 10 into which turbine exhaust from the turbine exhaust duct 10 flows. A downward exhaust having a condensation section 11, a cooling water supply pipe 12 for supplying cooling water to the inside of the steam condensation section 11, and a gas cooling section 14 connected to the opposite side of the steam condensation section 11 to the turbine exhaust duct 10. type direct contact condenser.

タービン排気ダクト10は、蒸気凝縮部11の上方に接続され、タービン排気を下方に流すように延びている。蒸気凝縮部11は、タービン排気ダクト10からのタービン排気を流入させ、タービン排気と、冷却水供給管12から供給される冷却水とを直接接触させることで、タービン排気に含まれる水蒸気を凝縮させるように構成されている。 The turbine exhaust duct 10 is connected above the steam condensing section 11 and extends to flow the turbine exhaust downward. The steam condensing section 11 allows the turbine exhaust from the turbine exhaust duct 10 to flow in, and brings the turbine exhaust into direct contact with the cooling water supplied from the cooling water supply pipe 12, thereby condensing the steam contained in the turbine exhaust. is configured as

冷却水供給管12は、蒸気凝縮部11の内部かつy軸方向に設けられる。冷却水供給管12の長手方向(y軸方向)には、複数のスプレーノズル13aから13cのそれぞれが所定の距離をあけて設けられる。ここで、スプレーノズルのうち流れ方向に対して最も上流側の冷却水供給管12に設けられたものをスプレーノズル13a、流れ方向に対して最も下流側の冷却水供給管12に設けられたものをスプレーノズル13c、その他のものをスプレーノズル13bとする。本実施形態では、このような冷却水供給管12が蒸気凝縮部11の内部でタービン排気の流れ方向に3段配置された列(以降の説明では、この列を管列という)を、タービン排気の流れ方向と垂直な向きに並列に2列、計3段2列の管列が設けられている。 The cooling water supply pipe 12 is provided inside the steam condenser 11 and in the y-axis direction. A plurality of spray nozzles 13a to 13c are provided at predetermined intervals in the longitudinal direction (y-axis direction) of the cooling water supply pipe 12, respectively. Here, among the spray nozzles, the one provided in the cooling water supply pipe 12 on the most upstream side in the flow direction is the spray nozzle 13a, and the one provided in the cooling water supply pipe 12 on the most downstream side in the flow direction. is a spray nozzle 13c, and the others are a spray nozzle 13b. In the present embodiment, a row in which such cooling water supply pipes 12 are arranged in three stages in the flow direction of the turbine exhaust inside the steam condenser section 11 (in the following description, these rows will be referred to as pipe rows) is referred to as a turbine exhaust pipe. Two rows of tubes are provided in parallel in a direction perpendicular to the flow direction of the tube, for a total of three rows and two rows of tubes.

図3に示すように、冷却水供給管12は、蒸気凝縮部11の内部に流路21aから21cを形成している。冷却水供給管12の管列は、流路21aから21cの幅(図3においてはx軸方向の幅)が均等になるように、等間隔に配置される。また、スプレーノズル13aが、流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向および斜め下流方向に、スプレーノズル13aから近い蒸気凝縮部11の壁面側に冷却水を噴霧する。スプレーノズル13bおよび13cは流れ方向に対して45度の角度で斜め下流方向に冷却水を噴霧する。 As shown in FIG. 3 , the cooling water supply pipe 12 forms flow paths 21 a to 21 c inside the steam condenser 11 . The rows of the cooling water supply pipes 12 are arranged at equal intervals so that the widths of the flow paths 21a to 21c (the widths in the x-axis direction in FIG. 3) are uniform. In addition, the spray nozzle 13a sprays cooling water on the wall surface side of the vapor condensation section 11 near the spray nozzle 13a obliquely upstream and obliquely downstream at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction. Spray nozzles 13b and 13c spray cooling water obliquely downstream at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction.

ここで、斜め上流方向とは流れ方向に対して垂直な方向から上流側を意味し、斜め下流方向とは流れ方向に対して垂直な方向から下流側を意味する。本実施形態においては、斜め上流方向とはx軸からz軸正方向側へ傾斜する向きであり、斜め下流方向とは、x軸からz軸負方向へ傾斜する向きである。なお、本実施形態においてはスプレーノズルが冷却水を噴霧する方向が流れ方向に対して45度の角度である場合を例示しているが、この角度は必ずしも45度である必要はない。 Here, the oblique upstream direction means the upstream side from the direction perpendicular to the flow direction, and the oblique downstream direction means the downstream side from the direction perpendicular to the flow direction. In the present embodiment, the oblique upstream direction is the direction of inclination from the x-axis toward the positive z-axis direction, and the oblique downstream direction is the direction of inclination from the x-axis toward the negative z-axis direction. In this embodiment, the direction in which the spray nozzle sprays cooling water is 45 degrees with respect to the flow direction, but this angle does not necessarily have to be 45 degrees.

ガス冷却部14は、蒸気凝縮部11の内部で凝縮されなかったタービン排気を冷却するための冷却手段であり、本実施形態では直方体をなしている。ガス冷却部14は蒸気凝縮部11に接続され、下方から流入したタービン排気が上方に向けて流れるようにz軸方向に延びている。冷却されたタービン排気はガス排出口15から排出される。 The gas cooling section 14 is cooling means for cooling the turbine exhaust that has not been condensed inside the steam condensing section 11, and has a rectangular parallelepiped shape in this embodiment. The gas cooling section 14 is connected to the steam condensing section 11 and extends in the z-axis direction so that the turbine exhaust that has flowed in from below flows upward. Cooled turbine exhaust is discharged through a gas outlet 15 .

ガス冷却部14の内部には、冷却水供給管(図示せず)および充填剤16が設けられる。充填剤16は、ガス冷却部14における流路の上流に設けられ、流路を通過するタービン排気との接触面積を増加させるための表面を持つ、体積当たりの表面積を高めた充填剤16であって、表面に例えば突起部や溝部が形成された接触媒体である。ガス冷却部14内部の冷却水供給管は、充填剤16の上部でありガス冷却部14の下流に設けられ、充填剤16に冷却水を噴霧し、この冷却水を充填剤16の表面に散水する。ガス冷却部14は、タービン排気が充填剤16を通過する際に、この充填剤16の表面を流れる冷却水とタービン排気との接触によりタービン排気を冷却する。 A cooling water supply pipe (not shown) and a filler 16 are provided inside the gas cooling unit 14 . The packing material 16 is provided upstream of the flow path in the gas cooling section 14 and has a surface area for increasing the contact area with the turbine exhaust passing through the flow path, and has an increased surface area per volume. It is a contact medium having, for example, projections or grooves formed on its surface. The cooling water supply pipe inside the gas cooling unit 14 is provided above the filler 16 and downstream of the gas cooling unit 14, sprays cooling water on the filler 16, and sprinkles the cooling water on the surface of the filler 16. do. When the turbine exhaust passes through the filler 16 , the gas cooling section 14 cools the turbine exhaust through contact between cooling water flowing on the surface of the filler 16 and the turbine exhaust.

また、蒸気凝縮部11およびガス冷却部14のz軸方向下側にホットウェル17が設けられる。ホットウェル17は、蒸気凝縮部11によりタービン排気から凝縮して得た凝縮水や、蒸気凝縮部11内の冷却水供給管12から噴霧された冷却水や、ガス冷却部14内の冷却水供給管12から噴霧された冷却水や、この噴霧されて充填剤16の表面から流下した冷却水を貯留する。 In addition, a hot well 17 is provided below the steam condensing section 11 and the gas cooling section 14 in the z-axis direction. The hot well 17 supplies condensed water obtained by condensing turbine exhaust gas from the steam condensing section 11, cooling water sprayed from the cooling water supply pipe 12 in the steam condensing section 11, and cooling water supply in the gas cooling section 14. The cooling water sprayed from the pipe 12 and the cooling water sprayed down from the surface of the filler 16 are stored.

次に、本実施形態に係る直接接触式復水器の作用を説明する。復水器1では、蒸気タービン33で膨張仕事をした後の主蒸気であるタービン排気がタービン排気ダクト10から蒸気凝縮部11に流入する。そして蒸気凝縮部11に流入したタービン排気は、冷却水供給管12のスプレーノズル13aから13cより噴霧された冷却水と直接接触することで、タービン排気中の水蒸気が凝縮され凝縮水となる。この凝縮水は、冷却水供給管12から噴霧された冷却水や、ガス冷却部14内の冷却水供給管12から噴霧された冷却水、充填剤16の表面から流下した冷却水と共にホットウェル17に貯留された後に、還元井に送られる。 Next, the operation of the direct contact condenser according to this embodiment will be described. In the condenser 1 , the turbine exhaust gas, which is the main steam after performing expansion work in the steam turbine 33 , flows from the turbine exhaust duct 10 into the steam condensing section 11 . The turbine exhaust flowing into the steam condensing section 11 directly contacts the cooling water sprayed from the spray nozzles 13a to 13c of the cooling water supply pipe 12, whereby steam in the turbine exhaust is condensed to become condensed water. This condensed water, together with the cooling water sprayed from the cooling water supply pipe 12, the cooling water sprayed from the cooling water supply pipe 12 in the gas cooling unit 14, and the cooling water flowing down from the surface of the filler 16, After being stored in the tank, it is sent to the injection well.

ここで、タービン排気に水蒸気や二酸化炭素などの不凝縮ガスが含まれる場合、蒸気凝縮部11で凝縮しない水蒸気と不凝縮ガスとを含む凝縮されていないタービン排気は、蒸気凝縮部11からガス冷却部14に流入し、そこで更に冷却されてガス排出口15から外部に排出される。 Here, when the turbine exhaust contains non-condensable gases such as water vapor and carbon dioxide, the non-condensed turbine exhaust containing water vapor and non-condensable gases that are not condensed in the steam condenser 11 is cooled by the steam condenser 11. It flows into the portion 14 , is further cooled there, and is discharged to the outside through the gas discharge port 15 .

上述した第1実施形態では、冷却水供給管12の管列が、冷却水供給管12によって蒸気凝縮部11の内部に形成する流路21aから21cの幅が均等になるように3段2列に配置される。スプレーノズル13aは、流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向および斜め下流方向、かつスプレーノズル13aから近い蒸気凝縮部11の壁面側に冷却水を噴霧し、スプレーノズル13bおよび13cは、流れ方向に対して45度の角度で斜め下流方向に冷却水を噴霧する。 In the first embodiment described above, the cooling water supply pipes 12 are arranged in three rows and two rows so that the widths of the flow paths 21a to 21c formed inside the steam condenser 11 by the cooling water supply pipes 12 are uniform. placed in The spray nozzle 13a sprays cooling water on the wall surface side of the vapor condensation section 11 near the spray nozzle 13a in the oblique upstream direction and the oblique downstream direction at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction, and the spray nozzles 13b and 13c Cooling water is sprayed obliquely downstream at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction.

このような第1実施形態の構成を備えることにより、冷却水供給管12の間に形成される流路21aから21cにおけるタービン排気の流速が均一となるだけでなく、流路21aから21cに対して噴霧される冷却水の量が従来と比べてより均等となるため、冷却水量とタービン排気量のバランスを保つことができる。そのため、どの流路を通過してもタービン排気が均一に冷却され、蒸気凝縮部11の内部で、タービン排気の冷却具合や不凝縮ガスの濃度勾配に起因する流れの滞留を防ぐことができる。結果として、復水器1の内部の真空度を維持できるため、発電プラントの発電効率の低下を防ぐことができる。 By providing such a configuration of the first embodiment, not only does the flow velocity of the turbine exhaust in the flow paths 21a to 21c formed between the cooling water supply pipes 12 become uniform, Since the amount of cooling water that is sprayed through the engine becomes more uniform than before, the balance between the cooling water amount and the turbine exhaust amount can be maintained. Therefore, the turbine exhaust is uniformly cooled regardless of which flow path it passes through, and it is possible to prevent the flow from staying inside the steam condenser 11 due to the degree of cooling of the turbine exhaust and the concentration gradient of the non-condensable gas. As a result, the degree of vacuum inside the condenser 1 can be maintained, so that the power generation efficiency of the power plant can be prevented from decreasing.

なお、第1実施形態の変形例として、例えば図4に示すように、スプレーノズル13aは流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向および斜め下流方向かつスプレーノズル13aから近い蒸気凝縮部11の壁面側に冷却水を噴霧し、スプレーノズル13cは流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向に冷却水を噴霧し、スプレーノズル13bは流れ方向に対して45度の角度で斜め下流方向に冷却水を噴霧する構成としてもよい。 As a modification of the first embodiment, for example, as shown in FIG. 4, the spray nozzle 13a is arranged at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction in the oblique upstream direction and the oblique downstream direction, and the vapor condensing section 11 near the spray nozzle 13a. The spray nozzle 13c sprays cooling water diagonally upstream at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction, and the spray nozzle 13b sprays cooling water diagonally downstream at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction. A configuration in which cooling water is sprayed in a direction may be employed.

また、第1実施形態の他の変形例として、例えば図5に示すように、スプレーノズル13aは流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向および斜め下流方向かつスプレーノズル13aから近い蒸気凝縮部11の壁面側に冷却水を噴霧し、スプレーノズル13bおよび13cは流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向に冷却水を噴霧する構成としてもよい。 Further, as another modification of the first embodiment, for example, as shown in FIG. 5, the spray nozzle 13a is arranged at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction in the oblique upstream and oblique downstream directions and near the spray nozzle 13a. Cooling water may be sprayed on the wall surface side of the portion 11, and the spray nozzles 13b and 13c may spray the cooling water obliquely upstream at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction.

図4または図5に記載された第1実施形態のそれぞれの変形例によれば、第1実施形態と同様の効果に加えて、スプレーノズル13bまたは13cが、冷却水を流れ方向に対して斜め上流方向に冷却水を噴霧することにより、タービン排気と冷却水との間の熱交換時間を長くすることができ、蒸気凝縮部11の冷却性能を向上させることができる。したがって、復水器1の内部の真空度を保つとともに、復水器1の高さ方向のスペースを短縮することができる。 According to each modification of the first embodiment shown in FIG. 4 or 5, in addition to the same effect as the first embodiment, the spray nozzle 13b or 13c sprays the cooling water obliquely to the flow direction. By spraying the cooling water in the upstream direction, the heat exchange time between the turbine exhaust and the cooling water can be lengthened, and the cooling performance of the steam condenser 11 can be improved. Therefore, the degree of vacuum inside the condenser 1 can be maintained, and the space in the height direction of the condenser 1 can be shortened.

なお、第1実施形態またはその変形例において、スプレーノズル13aから13cは流れ方向に対して斜め上流方向または斜め下流方向に冷却水を噴霧すればよく、流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向または斜め下流方向に冷却水を噴霧しなくてもよい。 In the first embodiment or its modification, the spray nozzles 13a to 13c may spray cooling water obliquely upstream or obliquely downstream with respect to the flow direction. The cooling water may not be sprayed upstream or obliquely downstream.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る直接接触式復水器について図面を参照して説明する。これ以降の説明では、主に第1実施形態と異なる内容のみを記載することとし、第1実施形態またはその変形例と同内容の箇所については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a direct contact condenser according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description, mainly only contents different from the first embodiment will be described, and parts having the same contents as those of the first embodiment or its modification will be given the same reference numerals and detailed description thereof will be given. omitted.

本実施形態と第1実施形態との主な相違点は、冷却水供給管12の配置とスプレーノズル13aから13cが冷却水を噴霧する向きである。 The main differences between this embodiment and the first embodiment are the arrangement of the cooling water supply pipe 12 and the directions in which the spray nozzles 13a to 13c spray the cooling water.

図6に示すように、本実施形態に係る冷却水供給管12は、蒸気凝縮部11の内部に流路22aおよび22bを形成している。冷却水供給管12の管列は、流路22aおよび22bが均等な大きさとなるように3段2列に配置されるが、そのうちの1列(図6においては左側の冷却水供給管12の管列)が蒸気凝縮部11のガス冷却部14側の壁面に沿うように配置され、他の1列(図6においては右側の冷却水供給管12の管列)が互いに対向する蒸気凝縮部11の壁面の双方から等間隔な位置に配置される。 As shown in FIG. 6 , the cooling water supply pipe 12 according to this embodiment forms flow paths 22 a and 22 b inside the steam condenser 11 . The pipe rows of the cooling water supply pipes 12 are arranged in three rows and two rows so that the flow paths 22a and 22b have equal sizes. ) are arranged along the wall surface of the steam condenser 11 on the side of the gas cooling part 14, and the other row (the tube row of the cooling water supply pipe 12 on the right side in FIG. 6) faces each other. 11 are arranged at equidistant positions from both sides of the wall surface.

スプレーノズル13aから13cは、流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向および斜め下流方向、かつガス冷却部14とは反対側に冷却水を噴霧する。 The spray nozzles 13 a to 13 c spray cooling water diagonally upstream and downstream at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction, and on the side opposite to the gas cooling section 14 .

上述した第2実施形態の構成を備えることにより、冷却水供給管12の間に形成される流路22aおよび22bのどちらをタービン排気が通過しても、タービン排気の流速が均一となる。さらに、流路と冷却水供給管の配置関係が流路22aおよび22bのどちらも同様であるため、タービン排気に噴霧される冷却水の量が従来と比べてより均等となり、冷却水量とタービン排気量のバランスを保つことができる。そのため、どの流路を通過してもタービン排気が均一に冷却され、蒸気凝縮部11の内部で、タービン排気の冷却具合や不凝縮ガスの濃度勾配に起因する流れの滞留を防ぐことができる。結果として、復水器1の内部の真空度を維持できるため、発電プラントの発電効率の低下を防ぐことができる。 With the configuration of the second embodiment described above, the flow velocity of the turbine exhaust becomes uniform regardless of which of the flow paths 22a and 22b formed between the cooling water supply pipes 12 the turbine exhaust passes. Furthermore, since the flow paths 22a and 22b have the same arrangement relationship between the flow paths and the cooling water supply pipes, the amount of cooling water sprayed onto the turbine exhaust becomes more uniform than in the conventional art. You can keep the balance in quantity. Therefore, the turbine exhaust is uniformly cooled regardless of which flow path it passes through, and it is possible to prevent the flow from staying inside the steam condenser 11 due to the degree of cooling of the turbine exhaust and the concentration gradient of the non-condensable gas. As a result, the degree of vacuum inside the condenser 1 can be maintained, so that the power generation efficiency of the power plant can be prevented from decreasing.

なお、第2実施形態の変形例として、例えば図7に示すように、スプレーノズル13aおよび13bは流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向および斜め下流方向、かつガス冷却部14とは反対側に冷却水を噴霧し、スプレーノズル13cは流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向および垂直方向、かつガス冷却部14とは反対側に冷却水を噴霧する構成としてもよい。 As a modified example of the second embodiment, for example, as shown in FIG. Cooling water may be sprayed on the opposite side, and the spray nozzle 13c may spray cooling water diagonally upstream and vertically at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction, and on the side opposite to the gas cooling section 14. FIG.

また、第2実施形態の他の変形例として、例えば図8に示すように、スプレーノズル13aは流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向および斜め下流方向、かつガス冷却部14とは反対側に冷却水を噴霧し、スプレーノズル13bおよび13cは流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向および垂直方向、かつガス冷却部14とは反対側に冷却水を噴霧する構成としてもよい。 As another modified example of the second embodiment, for example, as shown in FIG. Cooling water may be sprayed on the opposite side, and the spray nozzles 13b and 13c may spray cooling water diagonally upstream and vertically at an angle of 45 degrees to the flow direction, and on the side opposite to the gas cooling unit 14. good.

図7または図8に記載された第2実施形態のそれぞれの変形例によれば、第2実施例と同様の効果に加えて、スプレーノズル13bまたは13cが、冷却水を流れ方向に対して斜め上流方向または垂直方向に冷却水を噴霧することにより、タービン排気と冷却水との間の熱交換時間を長くすることができ、蒸気凝縮部11の冷却性能を向上させることができる。したがって、復水器1の内部の真空度を保つとともに、復水器1の高さ方向のスペースを短縮することができる。 According to each modification of the second embodiment shown in FIG. 7 or 8, in addition to the same effect as the second embodiment, the spray nozzle 13b or 13c sprays the cooling water obliquely with respect to the flow direction. By spraying the cooling water upstream or vertically, the heat exchange time between the turbine exhaust and the cooling water can be lengthened, and the cooling performance of the steam condenser 11 can be improved. Therefore, the degree of vacuum inside the condenser 1 can be maintained, and the space in the height direction of the condenser 1 can be shortened.

なお、第2実施形態またはその変形例において、スプレーノズル13aから13cを流れ方向に対して斜め上流方向または斜め下流方向に冷却水を噴霧する場合には、流れ方向に対して斜め上流方向または斜め下流方向に冷却水を噴霧すればよく、流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向または斜め下流方向に冷却水を噴霧しなくてもよい。 In the second embodiment or its modification, when the cooling water is sprayed obliquely upstream or obliquely downstream with respect to the flow direction from the spray nozzles 13a to 13c, The cooling water may be sprayed in the downstream direction, and the cooling water may not be sprayed obliquely upstream or obliquely downstream at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction.

(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係る直接接触式復水器について図面を参照して説明する。これ以降の説明では、主に上述したそれぞれの実施形態およびその変形例と異なる内容のみを記載することとし、第1および第2実施形態、並びにそれらの変形例と同内容の箇所については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a direct contact condenser according to a third embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description, only the contents that are different from the above-described embodiments and modifications thereof will be mainly described, and the same contents as those of the first and second embodiments and their modifications will be the same. , and detailed description thereof will be omitted.

本実施形態が上述したそれぞれの実施形態およびその変形例と異なる部分は、冷却水供給管12の配置とスプレーノズル13aから13cが冷却水を噴霧する向きである。 This embodiment differs from each of the above-described embodiments and modifications thereof in the arrangement of the cooling water supply pipe 12 and the directions in which the spray nozzles 13a to 13c spray the cooling water.

図9に示すように、本実施形態に係る冷却水供給管12は蒸気凝縮部11の内部に流路23を形成している。冷却水供給管12の管列は3段2列に配置されるが、そのうちの1列(図9においては左側の冷却水供給管12の管列)が蒸気凝縮部11のガス冷却部14側の壁面に沿うように配置され、他の1列(図9においては右側の冷却水供給管12の管列)がそれと対向する側の蒸気凝縮部11の壁面に沿うように配置される。 As shown in FIG. 9 , the cooling water supply pipe 12 according to this embodiment forms a flow path 23 inside the steam condenser 11 . The cooling water supply pipes 12 are arranged in three rows and two rows, one of which (the left cooling water supply pipe 12 in FIG. , and another row (the tube row of the cooling water supply pipe 12 on the right side in FIG. 9) is arranged along the wall surface of the steam condenser 11 on the opposite side.

スプレーノズル13aから13cは、流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向および斜め下流方向、かつ流路23側に冷却水を噴霧する。 The spray nozzles 13a to 13c spray cooling water diagonally upstream and downstream at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction, and toward the flow path 23 side.

上述した第3実施形態の構成を備えることにより、冷却水供給管12の間に形成される一つの流路をタービン排気が通過する際に、冷却水が対称に噴霧されるので、流路23を通過するタービン排気の流速が従来と比べてより均一となるだけでなく、流路23に対して噴霧される冷却水の量が従来と比べてより均等となり、冷却水量とタービン排気量のバランスを保つことができる。そのため、タービン排気が均一に冷却され、蒸気凝縮部11の内部で、タービン排気の冷却具合や不凝縮ガスの濃度勾配に起因する流れの滞留を防ぐことができる。結果として、復水器1の内部の真空度を維持できるため、発電プラントの発電効率の低下を防ぐことができる。 With the configuration of the third embodiment described above, when the turbine exhaust passes through one flow path formed between the cooling water supply pipes 12, the cooling water is symmetrically sprayed. Not only is the flow velocity of the turbine exhaust passing through the flow path 23 more uniform than in the past, but also the amount of cooling water sprayed into the flow path 23 is more uniform than in the past, resulting in a balance between the amount of cooling water and the amount of turbine exhaust. can keep Therefore, the turbine exhaust is uniformly cooled, and it is possible to prevent the flow from staying inside the steam condenser 11 due to the degree of cooling of the turbine exhaust and the concentration gradient of the uncondensed gas. As a result, the degree of vacuum inside the condenser 1 can be maintained, so that the power generation efficiency of the power plant can be prevented from decreasing.

なお、第3実施形態の変形例として、例えば図10に示すように、スプレーノズル13aおよび13bは流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向および下流方向、かつ流路23側に冷却水を噴霧し、スプレーノズル13cは流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向および垂直方向、かつ流路23側に冷却水を噴霧する構成としてもよい。 As a modification of the third embodiment, for example, as shown in FIG. 10, the spray nozzles 13a and 13b are arranged at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction to spray cooling water in the upstream and downstream directions and toward the flow path 23 side. , and the spray nozzle 13c may be configured to spray the cooling water in the oblique upstream direction and the vertical direction at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction and in the flow path 23 side.

また、第3実施形態の変形例として、例えば図11に示すように、スプレーノズル13aが流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向および下流方向に、流路23側に冷却水を噴霧し、スプレーノズル13bおよび13cは流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向および垂直方向に、流路23側に冷却水を噴霧する構成としてもよい。 As a modification of the third embodiment, for example, as shown in FIG. 11, the spray nozzle 13a sprays cooling water toward the flow path 23 diagonally upstream and downstream at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction. Alternatively, the spray nozzles 13b and 13c may be configured to spray the cooling water toward the flow path 23 obliquely upstream and vertically at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction.

図10または図11に記載された第3実施形態のそれぞれの変形例によれば、第3実施例と同様の効果に加えて、スプレーノズル13bまたは13cが、冷却水を流れ方向に対して斜め上流方向または垂直方向に冷却水を噴霧することにより、タービン排気と冷却水との間の熱交換時間を長くすることができ、蒸気凝縮部11の冷却性能を向上させることができる。したがって、復水器1の内部の真空度を保つとともに、復水器1の高さ方向のスペースを短縮することができる。 According to each modification of the third embodiment shown in FIG. 10 or 11, in addition to the same effect as the third embodiment, the spray nozzle 13b or 13c sprays the cooling water obliquely with respect to the flow direction. By spraying the cooling water upstream or vertically, the heat exchange time between the turbine exhaust and the cooling water can be lengthened, and the cooling performance of the steam condenser 11 can be improved. Therefore, the degree of vacuum inside the condenser 1 can be maintained, and the space in the height direction of the condenser 1 can be shortened.

なお、第3実施形態またはその変形例において、スプレーノズル13aから13cを流れ方向に対して斜め上流方向または斜め下流方向に冷却水を噴霧する場合には、流れ方向に対して斜め上流方向または斜め下流方向に冷却水を噴霧すればよく、流れ方向に対して45度の角度で斜め上流方向または斜め下流方向に冷却水を噴霧しなくてもよい。 In the third embodiment or its modification, when the cooling water is sprayed obliquely upstream or obliquely downstream with respect to the flow direction from the spray nozzles 13a to 13c, The cooling water may be sprayed in the downstream direction, and the cooling water may not be sprayed obliquely upstream or obliquely downstream at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction.

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

1…復水器、10…タービン排気ダクト、11…蒸気凝縮部、12…冷却水供給管、13a、13b、13c…スプレーノズル、14…ガス冷却部、15…ガス排出口、16…充填剤、17…ホットウェル、21a、21b、21c、22a、22b、23…流路、30…地熱発電プラント、31…気液分離器、32…除湿装置、33…蒸気タービン、34…発電機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Condenser, 10... Turbine exhaust duct, 11... Steam condensation part, 12... Cooling water supply pipe, 13a, 13b, 13c... Spray nozzle, 14... Gas cooling part, 15... Gas discharge port, 16... Filler , 17... Hot well, 21a, 21b, 21c, 22a, 22b, 23... Flow path, 30... Geothermal power plant, 31... Gas-liquid separator, 32... Dehumidifier, 33... Steam turbine, 34... Generator

Claims (7)

タービン排気が流入する蒸気凝縮部の内部に冷却水供給管が設けられた下方排気型の復水器であって、
前記冷却水供給管に設けられ、前記タービン排気の流れ方向に複数配置されたスプレーノズルを備え、
前記複数配置されたスプレーノズルのうち、前記タービン排気の流れ方向に対して最も上流側に配置されたスプレーノズルは、前記タービン排気の流れ方向に対して斜め上流方向に冷却水を噴霧する直接接触式復水器。
A downward exhaust type condenser in which a cooling water supply pipe is provided inside a steam condenser section into which turbine exhaust flows,
a plurality of spray nozzles provided in the cooling water supply pipe and arranged in a flow direction of the turbine exhaust;
Among the plurality of spray nozzles, the spray nozzle arranged on the most upstream side with respect to the flow direction of the turbine exhaust is a direct contact spray nozzle that sprays cooling water obliquely upstream with respect to the flow direction of the turbine exhaust. type condenser.
前記タービン排気の流れ方向に対して最も下流側に配置されたスプレーノズルは、前記タービン排気の流れ方向に対して斜め上流方向または垂直方向に冷却水を噴霧する請求項1に記載の直接接触式復水器。 2. The direct contact type according to claim 1, wherein the spray nozzle arranged most downstream with respect to the flow direction of the turbine exhaust sprays cooling water in an oblique upstream direction or a vertical direction with respect to the flow direction of the turbine exhaust. condenser. 前記最も上流側に配置されたスプレーノズル以外のスプレーノズルは、前記タービン排気の流れ方向に対して斜め上流方向または垂直方向に冷却水を噴霧する請求項1に記載の直接接触式復水器。 2. The direct contact condenser according to claim 1, wherein the spray nozzles other than the most upstream spray nozzle spray cooling water obliquely upstream or perpendicularly to the flow direction of the turbine exhaust. 前記複数配置されたスプレーノズルの列が、前記タービン排気の流れ方向と垂直な向きに複数並列に設けられた請求項1から3いずれかに記載の直接接触式復水器。 4. The direct contact condenser according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of rows of spray nozzles are arranged in parallel in a direction perpendicular to the flow direction of the turbine exhaust gas. 互いに隣接する前記スプレーノズルの列が、等間隔に配置された請求項4に記載の直接接触式復水器。 5. The direct contact condenser of claim 4, wherein adjacent rows of spray nozzles are equally spaced. 前記スプレーノズルの列のうち、1列は前記蒸気凝縮部の壁面に沿って配置されると共に、他の1列は互いに対向する前記蒸気凝縮部の壁面から等間隔な位置に配置された請求項4に記載の直接接触式復水器。 Among the rows of the spray nozzles, one row is arranged along the wall surface of the steam condenser section, and the other row is arranged at equal intervals from the wall surfaces of the steam condenser section facing each other. 4. The direct contact condenser according to 4. 前記スプレーノズルの列のうち、1列は前記蒸気凝縮部の壁面に沿って配置されると共に、他の1列は前記壁面と対向する側の壁面に沿って配置される請求項4に記載の直接接触式復水器。 5. The method according to claim 4, wherein one of the rows of the spray nozzles is arranged along the wall surface of the steam condensing section, and the other row is arranged along the wall surface opposite to the wall surface. Direct contact condenser.
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