JP3244573B2 - 気水分離器 - Google Patents

気水分離器

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JP3244573B2
JP3244573B2 JP24772493A JP24772493A JP3244573B2 JP 3244573 B2 JP3244573 B2 JP 3244573B2 JP 24772493 A JP24772493 A JP 24772493A JP 24772493 A JP24772493 A JP 24772493A JP 3244573 B2 JP3244573 B2 JP 3244573B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として多管式の小型
貫流ボイラに利用される気水分離器の改良に係り、分離
器自体の高さを低くできると共に、蒸気の乾き度を低下
させることなく気水分離器の設置高さを低くできるよう
にした横型の気水分離器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、多管式の小型貫流ボイラに利用さ
れる気水分離器20としては、例えば図4に示す如く、
気水混合体21を旋回羽根22により旋回させて気水分
離するものや、図5に示す如く、気水混合体21を遠心
式ノズル23により胴の接線方向へ吹き込んで遠心分離
により気水分離するものが知られて居り、これらは何れ
も縦型の構造となっている。
【0003】図6は従前の気水分離器20を組み込んだ
多管式の小型貫流ボイラの概略縦断面図であり、当該貫
流ボイラは、上ヘッダー24及び下ヘッダー25と、上
下ヘッダー24,25を連結する複数本の水管26と、
上下ヘッダー24,25に接続された水位制御装置27
と、上ヘッダー24に連絡管28を介して接続された気
水分離器20等から構成されて居り、下ヘッダー25か
ら水管26内に導入された缶水は、バーナ(図示省略)
により水管26内で加熱沸騰され、気水混合体21とな
って上ヘッダー24へ吹き出し、気水混合体21の状態
で連絡管28から気水分離器20の胴内へ流入するよう
になっている。而して、前記気水分離器20は、胴内に
供給された気水混合体21を旋回羽根22や遠心式ノズ
ル23の作用によって蒸気と分離水とに分離し、分離し
た蒸気を蒸気取出し管29から取り出すと共に、分離水
を戻り管30から下ヘッダー25へ戻すように構成され
ている。
【0004】ところで、多管式の小型貫流ボイラに於い
ては、安全性・経済性の点から上下ヘッダー24,25
はできるだけ小さい方が好ましく、その内径は通常15
0mm程度に設定されている。それゆえ、伝熱面積当り
の蒸発量が大きくなる程、上ヘッダー24及び上ヘッダ
ー24から気水分離器20に流入する気水混合体21の
乾き度が低下することになる。これにより、上ヘッダー
24から気水分離器20までの圧力損失が大きくなり、
その分水管26内の水位に対して戻り管30内の水位が
高くなる。その結果、小型貫流ボイラに於いては、ボイ
ラの伝熱面負荷が高くなればなる程、気水分離器20を
高い位置に配置しなければならず、ボイラの高さも必然
的に高くなっている。又、近年、小型貫流ボイラに於い
ては、省スペース化やコンパクト化の要求が非常に強く
なっている。その為、省スペース化等の要求を満たす為
に設置面積をできるだけ小さくし、高さを可能な限り高
くして対応している。
【0005】ところが、ボイラの高さがある程度以上高
くなると、輸送上・設置上・操作上に於いて様々な障害
が生じることになり、極めて問題である。然も、ボイラ
の高さは、気水分離器の高さや設置位置により決まって
いるのが実状である。
【0006】一方、従来の縦型の気水分離器20を組み
込んだボイラに於いては、図6に示す如く、気水分離器
20の胴上面と連絡管28出口間の寸法H1 は、ボイラ
の低出力時に於いて旋回羽根による旋回力が比較的小さ
い場合でも高い分離性能(蒸気の乾き度99〜98%)
を確保できるだけの距離が必要である。又、上ヘッダー
24と連絡管28出口間の寸法H2 は、通過する気水混
合体21の乾き度が一定とすると、連絡管28の圧力損
失(主に連絡管28の断面積と長さ)により決まる。と
ころが、上述の通り上ヘッダー24の内径が150mm
以下であり、気水分離器20の胴内径を300mm以下
にすると、連絡管28の径をあまり太くすることができ
ず、その為に圧力損失が大きくなって戻り管30内の水
位が高くなる。その結果、H2 の寸法は、むやみに短く
することができない。
【0007】このように、従来の縦型の気水分離器20
は、分離器自体を高い位置に設置しなければならないう
え、分離器自体もある程度の高さが必要である。その結
果、従来の縦型の気水分離器20を小型貫流ボイラに組
み込んだ場合には、ボイラの高さが大幅に高くなると云
う問題があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解消する為に創案されたものであり、その目的は気
水分離器自体の高さを低くできると共に、蒸気の乾き度
を低下させることなく気水分離器の設置高さを低くでき
るようにした横型の気水分離器を提供するにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の気水分離器は、内部に気水分離室を有し、
長手方向の片側寄りの上部に蒸気取り出し口8dを、下
部に分離水取出し口8eを夫々形成した横円筒型の胴本
体8と,胴本体8の長手方向の片側寄りの下部に先端が
気水分離室内へ突出する状態で接続され、気水分離室内
へ気水混合体13を導入する連絡管9と,胴本体8の片
側寄りに設けた連絡管9の出口上方位置に、胴本体8の
他側の端板8cとの間に空間を保持した状態で前記気水
分離室の一部を上下に区画するように配設され、連絡管
9から気水分離室内に導入された気水混合体13を衝突
させることにより気水分離すると共に、分離した蒸気1
3aを気水分離室内を迂回させて蒸気取出し口8dへ導
く山形の分離板10と,前記山形の分離板10の前記空
間側の端部に設けられ、分離された分離水13bを胴本
体8の内壁側へ流すことにより、分離水13bが蒸気流
の中に滴下するのを防止する分離水滴下防止板10aと
から構成したものである。また、連絡管9は、一本の短
い直管若しくは複数本の短い直管とするのが望ましい。
更に、連結管9は、胴本体8の長手方向の軸心と直角方
向に並行状に配列した2本の短い直管とするのが望まし
い。
【0010】
【作用】上ヘッダーから連絡管を介して気水分離室内に
導入された気水混合体は、分離板に衝突して蒸気と分離
水とに大まかに分離される。分離板で分離された蒸気
は、分離板によって上下に区画された気水分離室内を迂
回しながら蒸気取出し口へ流れて行く。このとき、蒸気
は、気水分離室内を迂回しながら流れて行く為、流速が
遅くなり、この間に比較的大きな水滴が重力分離により
取り除かれる。蒸気取出し口へ流れて行った蒸気は、蒸
気取出し口から取り出され、適宜の熱負荷部に供給され
る。この蒸気は、分離板で水分を分離された蒸気から更
に水分を分離させたものであり、極めて乾き度の高いも
のである。一方、分離板で分離された分離水や気水分離
室内を流れている間に分離された分離水は、胴本体の下
部にある程度溜まった後、分離水取出し口から排出さ
れ、戻り管により下ヘッダーへ戻される。尚、分離板で
分離された分離水は、分離板が分離水滴下防止板を備え
ている為、分離板から蒸気流の中に滴下して蒸気流に同
伴されるのが防止される。又、胴本体の下部に溜まった
分離水は、連絡管の先端部を気水分離室内に突出させて
いる為、連絡管から吹き込まれる気水混合体に巻き込ま
れることもない。
【0011】この気水分離器は、胴本体を横向きに設置
する構成としている為、従来の縦型の気水分離器に比較
して高さが低くなる。然も、連絡管を直管としている
為、圧力損失が小さくなって戻り管側の水位が低くな
り、その分気水分離器の設置高さを低くすることができ
る。従って、本考案の気水分離器を小型貫流ボイラに組
み込んだ場合には、従来の縦型の気水分離器を組み込ん
だ小型貫流ボイラに比較してボイラの高さを大幅に低く
することができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は本発明の気水分離器1を組み込んだ
多管式の小型貫流ボイラの概略縦断面図であり、当該ボ
イラは、上ヘッダー2及び下ヘッダー3と、上下ヘッダ
ー2,3を連結する複数本の水管4と、上ヘッダー2及
び下ヘッダー3に接続された水位制御装置5と、下ヘッ
ダー3に接続された給水管6と、給水管6に介設された
給水ポンプ7と、上ヘッダー2及び下ヘッダー3に接続
された気水分離器1等から構成されている。
【0013】前記気水分離器1は、横型構造に構成した
ものであり、胴本体8、連絡管9及び分離板10等から
構成されている。
【0014】即ち、前記胴本体8は、図2に示す如く、
横向きに配置された円筒状の胴部8aと、胴部8aの両
端に密閉状に溶着された円板状の端板8b,8cとから
成り、胴部8a及び端板8b,8cで囲まれた空間が気
水分離室となっている。又、胴部8aの一端側上部には
蒸気取出し口8dが形成されて居り、当該蒸気取出し口
8dには蒸気取出し管11が接続されている。更に、胴
部8aの略中央部分の下部には分離水取出し口8eが形
成されて居り、当該分離水取出し口8eには戻り管12
が接続されている。尚、本実施例では、胴本体8の外径
は318.5mmに、胴本体8の長さは600mmに、
蒸気取出し管11の外径は60.5mmに、戻り管12
の外径は76.3mmに夫々設定されている。
【0015】前記連絡管9は、上ヘッダー2から気水分
離室内へ気水混合体13を導くものであり、先端部(上
端部)が気水分離室内に突出する状態で胴本体8の一端
側下部に、又、基端部(下端部)が上ヘッダー2に夫々
接続されている。この連絡管9には圧力損失をできるだ
け小さくする為に径が太くて短い直管を二本使用した。
尚、本実施例では、連絡管9の外径は114.3mm
に、連絡管9の気水分離室内への突出高さは約100m
mに夫々設定されている。
【0016】前記分離板10は、図2及び図3に示す如
く、連絡管9の出口上方位置に気水分離室の一部を上下
に区画するように配設されて居り、連絡管9から気水分
離室内に導入された気水混合体13を衝突させることに
より気水分離すると共に、分離した蒸気13aを気水分
離室内を迂回させて胴本体8の蒸気取出し口8dへ導く
ものである。即ち、分離板10は、平面形状が矩形状を
呈して居り、気水分離室内に水平姿勢で且つ胴部8aの
内周面及び一方の端板8bの内面に当接する状態で配設
されている。従って、気水分離室の一部が上下に区画さ
れた格好になると共に、分離板10の下流側(図2の右
側)の端部と他方の端板8cとの間に上下に区画された
気水分離室を連通する空間が形成されることになる。
又、分離板10は、図3に示す如く、断面形状が山形に
形成されて居り、分離された分離水13bが胴部8aの
内面に沿って流れるように為されている。更に、分離板
10の下流側端部には断面形状略L字型の分離水滴下防
止板10aが一体的に形成されて居り、当該分離水滴下
防止板10aは一度分離された分離水13bが蒸気流の
中に滴下して蒸気流に同伴されるのを防止するものであ
る。尚、本実施例では、分離板10の下流側端部と端板
8cとの間隔は180mmに設定されている。
【0017】次に、前記気水分離器の作用について説明
する。上ヘッダー2内の気水混合体13は、連絡管9に
より気水分離室に導入され、分離板10に衝突して蒸気
13aと分離水13bとに大まかに分離される。分離板
10で分離された蒸気13aは、図2の矢印に示すよう
に気水分離室内を迂回しながら蒸気取出し口8dへ流れ
て行く。即ち、蒸気13aは、分離板10の下面に沿っ
て分離水滴下防止板10a側へ流れ、分離板10の下流
側端部と端板8cとの空間部を経て分離板10の上面側
へ流入し、分離板10と胴部8a内面との間を蒸気取出
し口8dへ流れて行く。このとき、蒸気13aは、気水
分離室内を迂回しながら流れて行く為、流速が遅くな
り、この間に比較的大きな水滴が重力分離により取り除
かれる。蒸気取出し口8dへ流れた蒸気13aは、蒸気
取出し口8dから取り出され、適宜の熱負荷部に供給さ
れる。この蒸気13aは、分離板10で水分を分離され
た蒸気13aから更に水分を分離したものであり、極め
て乾き度の高い(乾き度が98〜99%)ものである。
一方、分離板10で分離された分離水13bや気水分離
室内を流れている間に分離された分離水13bは、胴本
体8の下部にある程度溜まった後、分離水取出し口8e
から排出され、戻り管12により下ヘッダーへ戻され
る。尚、分離板10で分離された分離水13bは、分離
板10が山形に形成されている為に分離板10から胴部
8aの内面に沿って流れることになり、蒸気流の中に滴
下して蒸気流に同伴されるのが防止される。然も、分離
板10は分離水滴下防止板10aを備えている為、一度
分離した分離水13bが分離板10から蒸気流の中に滴
下するのをより確実に防止することができる。又、胴本
体8の下部に溜まった分離水13bは、連絡管9の先端
部を気水分離室内に突出させている為に連絡管9から吹
き込まれる気水混合体13に巻き込まれることもない。
【0018】本考案の気水分離器1は、胴本体8を横向
きに設置する構成としている為、高さが必然的に低くな
る。然も、連絡管9を直管としている為、圧力損失が小
さくなって戻り管12側の水位が低くなり、その分上ヘ
ッダー2に対する気水分離器1の設置高さを低くするこ
とができる。即ち、図1に示すH3 の寸法を図6に示す
1 +H2 の寸法よりも小さくすることができる。従っ
て、本考案の気水分離器1を小型貫流ボイラに組み込ん
だ場合には、ボイラの高さを大幅に低くすることができ
る。尚、本実施例の気水分離器1を、換算蒸発量が20
00kg/h、最高使用圧力が10kg/cm2 、燃焼
制御が3位置制御の小型貫流ボイラに組み込んだ場合に
は、従来の縦型の気水分離器を組み込んだ小型貫流ボイ
ラに比較して高さを約300mm低くすることができ
た。
【0019】上記実施例に於いては、胴本体8に直管状
の連絡管9を二本接続するようにしたが、他の実施例に
於いては、胴本体8に直管状の連絡管9を一本若しくは
三本以上接続するようにしても良い。
【0020】上記実施例に於いては、分離板10の断面
形状を山形とし、又、分離水滴下防止板10aの断面形
状略L字型としたが、これらの断面形状は上記実施例の
ものに限定されるものではなく、分離された分離水13
bが蒸気流の中へ滴下するのを防止することができれ
ば、如何なる形状であっても良い。
【0021】上記実施例に於いては、分離板10を気水
分離室の片側に寄せた状態で配置したが、他の実施例に
於いては、分離板10を気水分離室の中央付近に配置す
るようにしても良い。この場合、連絡管9の取り付け位
置及び蒸気取出し口8dの形成位置は胴部8aの中央部
とすることが望ましい。
【0022】
【発明の効果】上述の通り、本発明の気水分離器は、気
水分離室を形成する胴本体を横向きに設置する構成とし
ている為、従来の縦型の気水分離器に比較して高さが低
くなる。然も、胴本体に接続する連絡管を直管としてい
る為、圧力損失が小さくなって戻り管側の水位が低くな
り、その分気水分離器の設置高さを低くすることができ
る。従って、本考案の気水分離器を小型貫流ボイラに組
み込んだ場合には、従来の縦型の気水分離器を組み込ん
だ小型貫流ボイラに比較してボイラの高さを大幅に低く
することができる。又、本考案の気水分離器は、気水分
離室内に気水混合体を気水分離する分離板を配置し、気
水混合体が気水分離室を迂回しながら流れるようにして
いる。その結果、気水混合体は分離板で気水分離された
後、気水分離室内を流れる間に更に気水分離されること
になり、乾き度の高い蒸気を得ることができる。更に、
気水分離器の分離板は分離水滴下防止板を備えている
為、分離された分離水が蒸気流の中に滴下するのを防止
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の気水分離器を組み込んだ多管式の小型
貫流ボイラの概略縦断面図である。
【図2】本発明の気水分離器の縦断面図である。
【図3】図2のI−I線断面図である。
【図4】旋回羽根を用いた従来の気水分離器の概略縦断
面図である。
【図5】吹込みノズルを用いた従来の気水分離器の概略
縦断面図である。
【図6】従来の気水分離器を組み込んだ多管式の小型貫
流ボイラの概略縦断面図である。
【符号の説明】
1は気水分離器、8は胴本体、8dは蒸気取出し口、8
eは分離水取出し口、9は連絡管、10は分離板、10
aは分離水滴下防止板、13は気水混合体、13aは蒸
気、13bは分離水。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平1−137707(JP,U) 実開 昭61−83424(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F22B 37/26 - 37/30 B01D 45/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に気水分離室を有し、長手方向の片
    側寄りの上部に蒸気取り出し口(8d)を、下部に分離
    水取出し口(8e)を夫々形成した横円筒型の胴本体
    (8)と,胴本体(8)の長手方向の片側寄りの下部に
    先端が気水分離室内へ突出する状態で接続され、気水分
    離室内へ気水混合体(13)を導入する連絡管(9)
    と,胴本体(8)片側寄りに設けた連絡管(9)の出
    口上方位置に、胴本体(8)の他側の端板(8c)との
    間に空間を保持した状態で前記気水分離室の一部を上下
    に区画するように配設され、連絡管(9)から気水分離
    室内に導入された気水混合体(13)を衝突させること
    により気水分離すると共に、分離した蒸気(13a)を
    気水分離室内を迂回させて蒸気取出し口(8d)へ導く
    山形の分離板(10)と,前記山形の分離板(10)の
    前記空間側の端部に設けられ、分離された分離水(13
    b)を胴本体(8)の内壁側へ流すことにより、分離水
    (13b)が蒸気流の中に滴下するのを防止する分離水
    滴下防止板(10a)とから構成したことを特徴とする
    気水分離器。
  2. 【請求項2】 連絡管(9)を、一本の短い直管若しく
    は複数本の短い直管とした請求項1に記載の気水分離
    器。
  3. 【請求項3】 連結管(9)を、胴本体(8)の長手方
    向の軸心と直角方向に並行状に配列した2本の短い直管
    とした請求項1に記載の気水分離器。
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