JP3806360B2 - 蒸気ドラムのサイクロンセパレータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発電用ボイラ等に備えられ、火炉内で加熱されて生成された気液混合流体を、飽和蒸気と飽和水とに気液分離する蒸気ドラムのサイクロンセパレータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の蒸気ドラム及び同蒸気ドラムに設けられたサイクロンセパレータの概要について、図６、図７に基づいて説明する。
図６は従来の蒸気ドラムの概要を示す軸線方向に垂直な断面から見た断面図、図７は図６中のサイクロンセパレータを代表して１つ抜き出して模式的に示し、（ａ）は縦断面の模式図、（ｂ）は横断面の模式図である。
【０００３】
１は外殻を中空円筒形状のケースで構成された蒸気ドラムで、同蒸気ドラム１の内部には火炉内で加熱された気液混合流体（飽和蒸気＋飽和水）ＭＸを蒸気（飽和蒸気）Ｓと水（飽和水）Ｗに分離するサイクロンセパレータ３が設けられ、頂部には前記飽和蒸気Ｓを外部に導出する蒸気管６が、また、底部には前記飽和水Ｗを排出する下降管４が設けられている。
【０００４】
同蒸気ドラム１に導入された気液混合流体ＭＸは、シュラウド７に沿って案内され、サイクロンセパレータ３の筒体側部に対して接線方向に開口した導入管２を経て同サイクロンセパレータ３に供給され、前記気液混合流体ＭＸを液体分の飽和水Ｗと気体分の飽和蒸気Ｓに遠心分離する。
【０００５】
また、前記蒸気ドラム１の上半部で、前記サイクロンセパレータ３から前記蒸気管６に至る飽和蒸気Ｓの経路には、前記サイクロンセパレータ３で分離された飽和蒸気Ｓに混入しているミストを慣性衝突分離させる一対のミスト分離器５ａ、５ａからなるスクラバ５が配置されている。
【０００６】
なお、図中でＬは蒸気ドラム１内で分離された飽和水Ｗの水面レベルを示し、また、例えばサイクロンセパレータ３から下方に向かう矢印、螺旋形状に上方に向かう矢印等々のように、各部位に記入された矢印はそれぞれの部位における飽和水Ｗ又は飽和蒸気Ｓの流れ方向を示している。
【０００７】
従ってこの蒸気ドラム１においては、同蒸気ドラム１内に取り込んだ気液混合流体ＭＸを、まず、サイクロンセパレータ３を通すことによって飽和水Ｗと飽和蒸気Ｓとに分離させた後、更に飽和蒸気Ｓをスクラバ５を通してこれに混入しているミストを分離除去する。
【０００８】
このようにして水分の除去がなされた後の飽和蒸気Ｓは、蒸気管６より蒸気ドラム本体１の外部に導出され、他方、分離除去された前記飽和水Ｗ及びミストは下降管４より下方に排出されることになる。
【０００９】
ここで前記サイクロンセパレータ３の従来の一例について、概要を模式的に示した図７を用いて説明すると、同サイクロンセパレータ３は下方に位置したサイクロン部１３と、同サイクロン部１３の上部に一体的に連結された一次スクラバ部２３とにより構成されている。
【００１０】
サイクロン部１３は、気液混合流体ＭＸの導入管２を接線方向に開口した筒体１４で構成され、同筒体１４はその下半部分を図示省略の蒸気ドラム内で水面レベルＬ以下に水没させる位置とし、かつ、連通路１４ａ、１４ｂ等を経て蒸気ドラム内に連通している。
【００１１】
また、筒体１４はその上端側で、連通部１５を介して前記一次スクラバ部２３の中央位置に設けた中空部２４に連なり、同中空部２４は、その周囲に旋回ベーン２５を配置している。
【００１２】
旋回ベーン２５は支持筒体３０を介して上板２７で支持され、同上板２７により前記中空部２４と共にその上方位置を規制されるが、更に同旋回ベーン２５は外周にキャップ部材２６を配置してその外周の空間を規制されている。
【００１３】
しかし、キャップ部材２６は、前記旋回ベーン２５及び中空部２４等を密閉するように配置されるものではなく、その上端縁及び下端縁に蒸気又はミスト等の流体の通過する流路２８、２９を形成する様に配置されている。
【００１４】
従って前記図６の説明と重なるが、導入管２を介して筒体１４の接線方向に供給された気液混合流体ＭＸは、筒体１４内で旋回して飽和蒸気Ｓを主とする蒸気部分と、飽和水Ｗを主とする水部分とに汽液界面Ｂを境にして分離され、この内汽液界面Ｂの下層となる水部分は、これに混入するごく一部の気泡部分（蒸気部分）と共に、それぞれ矢印Ｗ₁ 、矢印Ｓ₁ で示す様に、筒体１４の下端側から連通路１４ａ、１４ｂを経て蒸気ドラム内に排出されることになる。
【００１５】
他方、前記筒体１４で分離され汽液界面Ｂの上層となる飽和蒸気Ｓを主とする蒸気部分は、連通部１５を経て一次スクラバ部２３に至り、旋回ベーン２５で旋回力を付与され蒸気部分中に混在するミストを一部分離し、蒸気及びミストに区分してそれぞれ矢印Ｓ₂ 、矢印Ｗ₂ で示す様に、流路２８、２９から一次スクラバ部２３の外に排出され、このうちミストの大半は下方の飽和水Ｗ中に落下するが、ごく一部は飽和蒸気Ｓと共に上方に滞留し、図示省略の蒸気管等より蒸気ドラムの外部に導出される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
前記した様に蒸気ドラムに供給された気液混合流体ＭＸは、サイクロン部１３で気液分離され、更に一次スクラバ部２３でミスト分離されてそれぞれ飽和水Ｗ、飽和蒸気Ｓとして所定の用途に供されることになるが、同飽和水Ｗ中には飽和蒸気Ｓが一部気泡として残存し、また、前記ミスト分離された飽和蒸気Ｓ中にも飽和水Ｗが一部水滴として残存しており、この気液分離の分離効率が低いと分離の工程中、更にはその後流において、種々の不適合を引き起こす可能性があり、同気液分離は、より簡便な構成の下で、より効率の高いものが求められる状況にある。
【００１７】
本発明はこの様なニーズを背景としてなされたもので、サイクロンセパレータを構成するサイクロン部及びその上部に一体的に連結された一次スクラバ部の両方において、簡便な構成の下、蒸気と水の分離、及び蒸気とミストの分離それぞれの分離効率をより一層高める様にした蒸気ドラムのサイクロンセパレータを提供することを課題とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した課題を解決すべくなされたもので、その第１の手段として、気液混合流体を取り入れ、これを蒸気と水に分離する蒸気ドラムのサイクロンセパレータにおいて、同サイクロンセパレータは、サイクロン部及びその上部に一体的に連結された一次スクラバ部を有し、前記サイクロン部は汽液界面の下側で気液混合流体の供給入口を接線方向に開口した内筒と、同内筒の外周と半径方向に一定の隙間を形成して同心状に配置された外筒との二重構造とし、前記内筒は同内筒内に形成される汽液界面の上部側を前記外筒内部に連通する多孔面、及び同汽液界面の下部側を無孔の壁面で形成すると共に下部側を前記蒸気ドラムに開口して前記蒸気ドラムに通じる第１の経路を形成し、前記外筒は下部側を前記蒸気ドラムに開口して前記内筒から前記多孔面、内外筒間の隙間を経て前記蒸気ドラムに通じる第２の経路を形成し、前記一次スクラバ部は前記サイクロン部に連なる連通部を介して中空部を設け、同中空部を囲んでキャップ部材を配置すると共に、同中空部内に水平方向に延びる複数の水滴捕集片を配置してなる蒸気ドラムのサイクロンセパレータを提供するものである。
【００１９】
すなわち、同第１の手段によれば、前記の様に所定の内筒と外筒の二重構造とし、かつ、同内筒内に形成される汽液界面の下側となる無孔の壁面に気液混合流体の供給入口を接線方向に開口したサイクロン部に、前記中空部、キャップ部材、そして水平方向に延びる複数の水滴捕集片等でなる一次スクラバ部を重ねてサイクロンセパレータを構成しているので、接線方向に開口した供給入口からサイクロン部の内筒の無孔壁面位置に供給された気液混合流体は、同内筒内で遠心力を有効活用して旋回することにより、確実かつ的確に気液分離を行い、分離された一方に当たる飽和水は、下部側を前記蒸気ドラムに開口して前記蒸気ドラムに通じると共に、同内筒の上部側から外筒内を経て同外筒の下部側の開口から前記蒸気ドラムに通じることにより蒸気ドラム内に取り出され、また、分離された他方に当たる蒸気は連通部を経て一次スクラバ部に至り、キャップ部材で囲われた中空部に入り、同中空部内で水平方向に延びる複数の水滴捕集片に衝突して蒸気中に混入するミストを分離し、サイクロン部における気液分離と一次スクラバ部におけるミスト分離が相俟ってサイクロンセパレータにおける蒸気と水の分離、及び蒸気とミストの分離の分離効率を高める様にしたものである。
【００２０】
また、本発明は第２の手段として、前記第１の手段において、前記一次スクラバ部の水滴捕集片は、断面Ｖ字型の部材で形成し、Ｖ字型の尖端を上方向と下方向に交互に向けると共に、上方向に尖端を向けて隣接する２部材のＶ字の隣接する開放端を下方向に尖端を向ける１部材のＶ字の谷内に対峙させる配置とし、前記中空部内で前記サイクロン部を覆って平面上に複数配列してなる蒸気ドラムのサイクロンセパレータを提供するものである。
【００２１】
すなわち、同第２の手段によれば、サイクロン部で分離された飽和蒸気中からミストを分離する一次スクラバ部は、断面Ｖ字型の複数の水滴捕集片を採用し、同Ｖ字型の尖端を上方向と下方向交互に向けると共に、上方向に尖端を向けて隣接する２部片のＶ字の隣接する開放端を、下方向に尖端を向ける１部片のＶ字の谷内に対峙させる配置にし、前記中空部内で前記サイクロン部を覆って平面上に複数配列しているので、前記サイクロン部から連通部を経て中空部に導入された飽和蒸気は、この水滴捕集片に衝突してミストを衝突分離し、この飽和蒸気中から分離したミストは上方向に尖端を向けた断面Ｖ字型の谷から下方向に尖端を向けた断面Ｖ字型の谷内に捕集され、かくして一次スクラバ部から蒸気ドラム中に排出する飽和蒸気中に混在したミストが飛散するのを防止し、同ミストが飽和蒸気中に混入することにより飽和蒸気の分離効率を低下するという不具合もなく、全体として蒸気とミストの分離効率を高める様にしたものである。
【００２２】
また、本発明は第３の手段として、前記第１の手段において、前記一次スクラバ部の水滴捕集片は、断面Ｚ字型又は逆Ｚ字型の部材で形成し、Ｚ字型又は逆Ｚ字型の上下の屈曲部が尖端状に上方向又は下方向に突出する様に傾けた配置とし、前記中空部内で前記サイクロン部を覆って平面上に複数配列してなる蒸気ドラムのサイクロンセパレータを提供するものである。
【００２３】
すなわち、同第３の手段によれば、サイクロン部で分離された飽和蒸気中からミストを分離する一次スクラバ部は、断面Ｚ字型又は逆Ｚ字型の複数の水滴捕集片を採用し、同Ｚ字型又は逆Ｚ字型の上下の屈曲部が尖端状に上方向又は下方向に突出する様に傾けた配置として、前記中空部内で前記サイクロン部を覆って平面上に複数配列しているので、前記サイクロン部から連通部を経て中空部に導入された飽和蒸気は、この水滴捕集片に衝突してミストを衝突分離し、飽和蒸気中から分離したミストは、下方向に向けて尖端状に突出する屈曲部で捕集され、かくして一次スクラバ部から蒸気ドラム中に排出する飽和蒸気中に混在するミストが飛散するのを防止し、同ミストが飽和蒸気中に混入することにより飽和蒸気の分離効率を低下するという不具合もなく、全体として蒸気とミストの分離効率を高める様にしたものである。
【００２４】
また、本発明は第４の手段として、前記第２又は第３の手段において、前記水滴捕集片の配列は、上下方向に複数段に形成した蒸気ドラムのサイクロンセパレータを提供するものである。
【００２５】
すなわち、同第４の手段によれば、前記第２の手段におけるＶ字型の尖端を上方向と下方向に交互に向けて配置した複数の水滴捕集片の配列、又は前記第３の手段におけるＺ字型又は逆Ｚ字型の上下の屈曲部が尖端状に上方向又は下方向に突出する様に傾けて配置した複数の水滴捕集片の配列は、それぞれ上下方向で複数段に配列して形成されているので、前記サイクロン部から連通部を経て中空部に導入された飽和蒸気は、下方の段に配列された水滴捕集片から上方の段に配列されたものへと重ねてミスト捕集がなされ、蒸気とミストの分離効率をより一層高める様にしたものである。
【００２６】
また、本発明は第５の手段として前記第２乃至第４の何れかの手段において、前記Ｖ字型、Ｚ字型又は逆Ｚ字型それぞれの水滴捕集片における斜め下方に向いて傾斜した開放端の先端には、斜め上方に向いて折り返す小突起を設けた蒸気ドラムのサイクロンセパレータを提供するものである。
【００２７】
すなわち、同第５の手段によれば、前記第２の手段におけるＶ字型の尖端を上方向と下方向に交互に向けて配置した複数の水滴捕集片、前記第３の手段におけるＺ字型又は逆Ｚ字型の上下の屈曲部が尖端状に上方向又は下方向に突出する様に傾けて配置した複数の水滴捕集片、又は前記第４の手段における複数段に配列された複数の水滴捕集片のそれぞれにおいて、斜め下方に向いて傾斜した開放端の先端には、斜め上方に向いて折り返す小突起を設けているので、前記サイクロン部から連通部を経て中空部に導入された飽和蒸気は、各水滴捕集片でミストを衝突分離し、このミストは前記折り返した小突起により捕集され、蒸気とミストの分離効率をより一層高める様にしたものである。
【００２８】
更にまた、本発明は第６の手段として前記第２乃至第５の何れかの手段において、前記水滴捕集片は水平方向で一方の端部、又は中央部を他方の端部、又は両端部より高くして、同他方の端部、又は両端部に向けて傾斜させた蒸気ドラムのサイクロンセパレータを提供するものである。
【００２９】
すなわち、同第６の手段によれば、前記第２の手段乃至第５の手段の何れかにおける水滴捕集片は、一次スクラバ部の中空部内又は同中空部の上部において、一方の端部、又は中央部を他方の端部、又は両端部より高くしているので、他方の端部、又は両端部に向けて傾斜が形成され、前記サイクロン部から連通部を経て中空部に導入された飽和蒸気から水滴捕集片で衝突分離したミストは、前記傾斜に沿って確実に捕集され、蒸気とミストの分離効率をより一層高める様にしたものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の第１形態について図１に基づいて説明する。
図１は本実施の形態に係る蒸気ドラムのサイクロンセパレータの概要を模式的に示し、（ａ）は縦断面の模式図、（ｂ）は（ａ）の要部の水滴捕集片の配列を示す模式図、（ｃ）は同水滴捕集片とサイクロン部との相対関係を平面的に示す模式図、（ｄ）は（ｃ）の立面方向を示す模式図である。
【００３１】
なお、説明が冗長とならない様に、図６、図７に基づいて説明した従来のサイクロンセパレータと同一の部位については、図面中に同一の符号を付して示し、重複する説明を極力省略して本実施の形態に特有の点を重点的に説明する。
【００３２】
すなわち、本実施の形態において、サイクロンセパレータ３は、下方に位置するサイクロン部１３と、同サイクロン部１３の上方に連通部１５を介して一体的に連結した一次スクラバ部２３とで構成されている。
【００３３】
なおここで、符号２３で示す部位を、単にスクラバと言わず、一次という呼び名を補って、一次スクラバ部としたのは、図６により説明したように、蒸気ドラム全体として見れば、サイクロンセパレータ３の後流に更にミスト分離器５ａ等で構成したスクラバ５があり、前記一次スクラバ部２３はこのスクラバ５に先行するものであるため、同スクラバ５と区別出来るようにこの名称とした。
【００３４】
前記サイクロン部１３は、内筒３１と、同内筒３１に対して半径方向で一定の間隔を有して同心状に配置された外筒３２との二重構造で構成され、同内筒３１には前記外筒３２を貫通して内筒３１の内周面寄りに接線方向に開口する気液混合流体ＭＸの導入管２が設けられている。
【００３５】
また、内筒３１の上端側は同内筒３１内から前記外筒３２の内面に向けて連通する多数の孔３４を穿設した多孔面３１ａで形成されるが、同多孔面３１ａは、後述する様に同内筒３１内で分離された液体分の飽和水Ｗが、遠心力により図示の様に下に凸の汽液界面Ｂを形成したとき、この汽液界面Ｂの上端に相当する位置から上方に当たる部位を目処に設けられている。
そして前記内筒３１の上部で、サイクロン部１３と一次スクラバ部２３とは連通部１５で互いに連通している。
【００３６】
なお、前記サイクロン部１３の上部に一体的に連結された一次スクラバ部２３は、前記連通部１５を介して中空部２４を設け、同中空部２４は上板２７及び同上板２７に連結した蓋体３５で上方を区画され、かつ流路２８、２９を形成し、蓋体３５の下方に配置されたキャップ部材２６により側方を区画されている。
【００３７】
中空部２４の内部には、水平方向に延びる断面Ｖ字型の複数の水滴捕集片４１が配置されるが、この水滴捕集片４１は、図１（ｂ）の表示から最も良く理解出来る様に、Ｖ字型の尖端４１ａを上方向と下方向に交互に向けると共に、上方向に尖端を向けて隣接する２部片における隣接するＶ字の開放端４１ｂを、下方向に尖端４１ａを向ける１部片のＶ字の谷４１ｃ内に対峙させる配置とし、平面投影で上下方向に直通する隙間が形成されない様に密集状に配列され、同中空部２４内でサイクロン部１３の上方をほぼ全域に亘って覆っている。
【００３８】
前記の様に構成された本実施の形態において、内筒３１の内周面寄りで接線方向に開口した導入管２から同内筒３１内に供給された気液混合流体ＭＸは、同内筒３１内で旋回し、遠心力により気液分離を行う。
【００３９】
この気液分離により分離された飽和水Ｗの多くは、内筒３１の下部側に設けられて蒸気ドラムに開口する連通路１４ａ、１４ｂを経て形成される経路から蒸気ドラム内に排出される。
【００４０】
また、前記気液分離により分離された飽和水Ｗの残部は、内筒３１の上部に形成された多孔面３１ａの多数の孔３４から内筒３１と外筒３２の間に流入し、これにより前記内筒３１内から多孔面３１ａの孔３４、内筒３１と外筒３２の間の間隙を経て外筒３２の下部側の開放部３２ａに至る経路が形成され、この経路を経て蒸気ドラム内に排出される。
【００４１】
他方、前記気液分離により分離された飽和蒸気Ｓは、汽液界面Ｂの上方で旋回運動しながら連通部１５を経て一次スクラバ部２３の中空部２４に導入され、同中空部２４に配置されたＶ字型の水滴捕集片４１に衝突し、この衝突により飽和蒸気中に混入しているミストの分離を促進し、同ミストは下方に向けて尖端４１ａを配置した断面Ｖ字型の谷４１ｃで捕集し、同キャップ部材２６の上下に形成されている流路２８、２９から蒸気ドラム中へ排出される。
【００４２】
このように本実施の形態によれば、断面Ｖ字型の複数の水滴捕集片４１の配列という比較的簡便な手段にもかかわらず、サイクロン部１３における飽和水Ｗと飽和蒸気Ｓとの気液分離に加えて、これに続く一次スクラバ部２３では飽和蒸気Ｓ中に混入しているミストは断面Ｖ字型の谷４１ｃで捕集されることにより、蒸気分と水分の分離、また、蒸気分とミストの分離のそれぞれにおいて、分離効率を高めることが出来、同ミストが飽和蒸気中に混入することにより飽和蒸気の分離効率を低下するという不具合もなく、全体として蒸気とミストの分離効率を高めることが出来る様にしたものである。
【００４３】
なお、本実施の形態においては、中空部２４の側部を区画規制し、その内部に複数の水滴捕集片４１を配列したキャップ部材２６は、サイクロン部１３の外筒３２と実質的に同径の円筒状の部材で形成したものとして示しているが、図１（ｃ）に対応する変形例として図５（ａ）に示す様に、同キャップ部材２６の外形は、平面投影でみて前記外筒３２が実質的に内接する程度の方形筒体で構成したキャップ部材２６ａを採用することも出来るものである。
【００４４】
また、本実施の形態においては、断面Ｖ字型の複数の水滴捕集片４１は、Ｖ字型の尖端４１ａを上方向と下方向に交互に向けた配列としているが、この配列を第１段とし、図５（ｂ）として示す様に、前記第１段の上下方向に同様な配列を重ねた複数段の構成とし、分離効率をより一層高める様にすることも出来る。
【００４５】
更にまた、本実施の形態においては、水滴捕集片４１の上部に上板２７と蓋体３５を配置して、中空部２４の上方空間を区画規制したものを示したが、この上板２７と蓋体３５は省略し、前記複数配列された水滴捕集片４１で区画してもよいものである。
【００４６】
次に本発明の実施の第２形態について、図２に基づいて説明する。
図２は本実施の形態に係る蒸気ドラムのサイクロンセパレータの概要を模式的に示し、（ａ）は縦断面の模式図、（ｂ）は（ａ）の要部の水滴捕集片の配列を示す模式図である。
【００４７】
なお、説明が冗長とならない様に、図１に基づいて説明した実施の第１形態と同一の部位については、図面中に同一の符号を付して示し、重複する説明を極力省略して本実施の形態に特有の点を重点的に説明する。
【００４８】
すなわち、本実施の形態においてサイクロンセパレータ３は、下方のサイクロン部１３と上方の一次スクラバ部２３を一体的に連結して構成されるが、ここで一次スクラバ部２３は、中空部２４の内部に断面逆Ｚ字型（Ｚ字型でもよい）とした複数の水滴捕集片４０を配置し、同逆Ｚ字型（又はＺ字型）の上下の屈曲部４０ａが尖端状に上方向又は下方向に突出する様にサイクロンセパレータ３の軸線に対して傾けた配置とし、前記中空部２４内で前記サイクロン部１３の上部を覆って平面上に複数配列している。
【００４９】
なお、この水滴捕集片４０の配置、配列は図２（ｂ）から最も良く理解出来る様に、同水滴捕集片４０の屈曲部４０ａから延びる開放端４０ｂは隣接水滴捕集片４０の屈曲部４０ａの内側に形成される谷４０ｃに対峙させる配置とし、平面投影で上下方向に直通する隙間が形成されない様に密集状に配列され、サイクロン部１３の上方をほぼ全域に亘って覆っている。
【００５０】
前記の様に構成された本実施の形態によれば、サイクロン部１３で分離された飽和蒸気Ｓは、汽液界面Ｂの上方で旋回運動しながら連通部１５を経て一次スクラバ部２３の中空部２４に導入され、同中空部２４に配置された逆Ｚ字型（又はＺ字型）の水滴捕集片４０に衝突し、この衝突により飽和蒸気中に混入しているミストの分離を促進し、同ミストは下方の屈曲部４０ａの内側に形成される谷４０ｃで捕集され、キャップ部材２６の上下に区画されている流路２８、２９から蒸気ドラム中へ排出される。
【００５１】
このようにミストは下方の屈曲部４０ａの内側に形成される谷４０ｃで捕集されることにより、一次スクラバ部２３から蒸気ドラム中に排出する飽和蒸気Ｓ中に混在するミストが飛散するのを防止し、同ミストが飽和蒸気中に混入することにより飽和蒸気の分離効率を低下するという不具合もなく、全体として蒸気とミストの分離効率を高める様にしたものである。
【００５２】
なお、本実施の形態も前記実施の第１形態と同様にキャップ部材２６は円筒状のものから方形筒体に変更すること、上板２７と蓋体３５の省略を行うこと、更に加えて、図５（ｃ）、（ｄ）から良く理解出来る様に、水滴捕集片４０を複数段に配列すること、そしてＺ字型の水滴捕集片４５と逆Ｚ字型の水滴捕集片４０を適宜選択して組み合わせ得ること等々の応用変形を採用することの出来るものである。
【００５３】
次に本発明の実施の第３形態について、図３に基づいて説明する。
図３は本実施の形態に係る蒸気ドラムのサイクロンセパレータの概要を模式的に示し、（ａ）は縦断面の模式図、（ｂ）は（ａ）の要部の水滴捕集片の配列を示す模式図である。
【００５４】
なお、説明が冗長とならない様に、図１に基づいて説明した実施の第１形態と同一の部位については、図面中に同一の符号を付して示し、重複する説明を極力省略して本実施の形態に特有の点を重点的に説明する。
【００５５】
すなわち、本実施の形態において、一次スクラバ部２３の中空部２４内に配置、配列された断面Ｖ字型の複数の水滴捕集片４３は、同水滴捕集片４３における斜め下方に向いて傾斜した開放端４３ｂの先端には、斜め上方に向いて折り返す小突起４３ｄを設けている。
【００５６】
従って本実施の形態によれば、サイクロン部１３から連通部１５を経て中空部２４に導入された飽和蒸気Ｓは、各水滴捕集片４３でミストを衝突分離し、このミストは斜め上方に向いて折り返した前記小突起４３ｄにより確実に捕集され、蒸気とミストの分離効率をより一層高める様にしたものである。
【００５７】
なお、ここでは水滴捕集片４３として断面Ｖ字型のものについて説明したが、図５（ｅ）から良く理解出来る様に、断面逆Ｚ字型（Ｚ字型でもよい）の水滴捕集片４６であってもよく、また、キャップ部材２６の円筒形から方形への形状変更、上板２７と蓋体３５の省略、その他図５（ｆ）、（ｇ）から良く理解出来る様に、水滴捕集片４３、４６を複数段に配列すること等々の応用変形を採用することの出来るものである。
【００５８】
次に本発明の実施の第４形態について、図４に基づいて説明する。
図４は本実施の形態に係る蒸気ドラムのサイクロンセパレータの概要を模式的に示し、（ａ）は縦断面の模式図、（ｂ）は（ａ）の要部の水滴捕集片の配置形態を示す模式図である。
【００５９】
なお、説明が冗長とならない様に、図１に基づいて説明した実施の第１形態と同一の部位については、図面中に同一の符号を付して示し、重複する説明を極力省略して本実施の形態に特有の点を重点的に説明する。
【００６０】
すなわち、本実施の形態において、一次スクラバ部２３の中空部２４内に配置、配列された断面Ｖ字型の複数の水滴捕集片４４は、水平方向で一方の端部４４ａを他方の端部４４ｂより高くしているので、一方の端部４４ａから他方の端部４４ｂに向けて下り傾斜が形成されることになる。
【００６１】
従って本実施の形態によれば、サイクロン部１３から連通部１５を経て中空部２４に導入された飽和蒸気Ｓから水滴捕集片４４で衝突分離したミストは、前記傾斜に沿って確実に捕集され、蒸気とミストの分離効率をより一層高める様にしたものである。
【００６２】
なお、ここでは水滴捕集片４４として断面Ｖ字型のものを採用し、同水滴捕集片４４の長手方向で見て一方の端部４４ａから他方の端部４４ｂに向けて一方向に傾斜するものについて説明したが、図５（ｈ）から良く理解出来る様に、水滴捕集片４７として長手方向の中央部４７ｃを高くして、これから両方の端部４７ａ、４７ｂに向けて下り傾斜が形成される様にしてもよい。
【００６３】
そしてまた、前記実施の第２、第３形態等と同様に、キャップ部材２６の形状変更、上板２７と蓋体３５の省略、その他水滴捕集片４７を複数段に配列すること等々の応用変形を採用することの出来るものである。
【００６４】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
以上、本出願の請求項１に記載の発明によれば、気液混合流体を取り入れ、これを蒸気と水に分離する蒸気ドラムのサイクロンセパレータにおいて、同サイクロンセパレータは、サイクロン部及びその上部に一体的に連結された一次スクラバ部を有し、前記サイクロン部は汽液界面の下側で気液混合流体の供給入口を接線方向に開口した内筒と、同内筒の外周と半径方向に一定の隙間を形成して同心状に配置された外筒との二重構造とし、前記内筒は同内筒内に形成される汽液界面の上部側を前記外筒内部に連通する多孔面、及び同汽液界面の下部側を無孔の壁面で形成すると共に下部側を前記蒸気ドラムに開口して前記蒸気ドラムに通じる第１の経路を形成し、前記外筒は下部側を前記蒸気ドラムに開口して前記内筒から前記多孔面、内外筒間の隙間を経て前記蒸気ドラムに通じる第２の経路を形成し、前記一次スクラバ部は前記サイクロン部に連なる連通部を介して中空部を設け、同中空部を囲んでキャップ部材を配置すると共に、同中空部内に水平方向に延びる複数の水滴捕集片を配置して蒸気ドラムのサイクロンセパレータを構成しているので、外筒と二重構造としたサイクロン部の内筒内に形成される汽液界面の下側となる無孔の壁面に、接線方向に開口した供給入口から供給された気液混合流体は、同内筒内で遠心力を有効活用して旋回することにより、確実かつ的確に気液分離を行い、分離された一方に当たる飽和水は、下部側を前記蒸気ドラムに開口して前記蒸気ドラムに通じると共に、同内筒の上部側から外筒内を経て同外筒の下部側の開口から前記蒸気ドラムに通じることにより蒸気ドラム内に取り出され、また、分離された他方に当たる蒸気は連通部を経て一次スクラバ部に至り、キャップ部材で囲われた中空部に入り、同中空部内で水平方向に延びる複数の水滴捕集片に衝突して蒸気中に混入するミストを分離し、サイクロン部における蒸気と水の確実かつ的確な分離、及び一次スクラバ部における蒸気とミストの効果的な分離が相俟って、簡便な構成の下で分離効率を高め、気水分離及びその後流において不適合の発生を防止し、安定性、信頼性に富んだ好適な蒸気ドラムのサイクロンセパレータを得ることが出来たものである。
【００６６】
また、請求項２に記載の発明によれば、前記請求項１に記載の発明において、前記一次スクラバ部の水滴捕集片は、断面Ｖ字型の部材で形成し、Ｖ字型の尖端を上方向と下方向に交互に向けると共に、上方向に尖端を向けて隣接する２部材のＶ字の隣接する開放端を下方向に尖端を向ける１部材のＶ字の谷内に対峙させる配置とし、前記中空部内で前記サイクロン部を覆って平面上に複数配列して蒸気ドラムのサイクロンセパレータを構成しているので、前記サイクロン部から連通部を経て中空部に導入された飽和蒸気は、この水滴捕集片に衝突してミストを衝突分離し、この飽和蒸気中から分離したミストは上方向に尖端を向けた断面Ｖ字型の谷から下方向に尖端を向けた断面Ｖ字型の谷内に捕集され、かくして一次スクラバ部から蒸気ドラム中に排出する飽和蒸気中に混在したミストが飛散するのを防止し、同ミストが飽和蒸気中に混入することにより飽和蒸気の分離効率を低下するという不具合もなく、簡便な構成の下で蒸気とミストの分離効率を高め、気水分離及びその後流において不適合の発生を防止し、安定性、信頼性に富んだ好適な蒸気ドラムのサイクロンセパレータを得ることが出来たものである。
【００６７】
また、請求項３に記載の発明によれば、前記請求項１に記載の発明において、前記一次スクラバ部の水滴捕集片は、断面Ｚ字型又は逆Ｚ字型の部材で形成し、Ｚ字型又は逆Ｚ字型の上下の屈曲部が尖端状に上方向又は下方向に突出する様に傾けた配置とし、前記中空部内で前記サイクロン部を覆って平面上に複数配列して蒸気ドラムのサイクロンセパレータを構成しているので、前記サイクロン部から連通部を経て中空部に導入された飽和蒸気は、この水滴捕集片に衝突してミストを衝突分離し、飽和蒸気中から分離したミストは、下方向に向けて尖端状に突出する屈曲部で捕集され、かくして一次スクラバ部から蒸気ドラム中に排出する飽和蒸気中に混在するミストが飛散するのを防止し、同ミストが飽和蒸気中に混入することにより飽和蒸気の分離効率を低下するという不具合もなく、簡便な構成の下で蒸気とミストの分離効率を高め、気水分離及びその後流において不適合の発生を防止し、安定性、信頼性に富んだ好適な蒸気ドラムのサイクロンセパレータを得ることが出来たものである。
【００６８】
また、請求項４に記載の発明によれば、前記請求項２又は３に記載の発明において、前記水滴捕集片の配列は、上下方向に複数段に形成して蒸気ドラムのサイクロンセパレータを構成しているので、前記サイクロン部から連通部を経て中空部に導入された飽和蒸気は、下方の段に配列された水滴捕集片から上方の段に配列されたものへと重ねてミスト捕集がなされ、簡便な構成の下で蒸気とミストの分離効率をより一層高め、気水分離及びその後流において不適合の発生を防止し、安定性、信頼性に富んだ好適な蒸気ドラムのサイクロンセパレータを得ることが出来たものである。
【００６９】
また、請求項５に記載の発明によれば、前記請求項２乃至４の何れかに記載の発明において、前記Ｖ字型、Ｚ字型又は逆Ｚ字型それぞれの水滴捕集片における斜め下方に向いて傾斜した開放端の先端には、斜め上方に向いて折り返す小突起を設けて蒸気ドラムのサイクロンセパレータを構成しているので、前記サイクロン部から連通部を経て中空部に導入された飽和蒸気は、各水滴捕集片でミストを衝突分離し、このミストは前記折り返した小突起により捕集され、ごく簡便な構成にもかかわらず蒸気とミストの分離効率をより一層高め、気水分離及びその後流において不適合の発生を防止し、安定性、信頼性に富んだ好適な蒸気ドラムのサイクロンセパレータを得ることが出来たものである。
【００７０】
更にまた、請求項６に記載の発明によれば、前記請求項２乃至５の何れかに記載の発明において、前記水滴捕集片は水平方向で一方の端部、又は中央部を他方の端部、又は両端部より高くして、同他方の端部、又は両端部に向けて傾斜させて蒸気ドラムのサイクロンセパレータを構成しているので、同一方の端部、又は中央部から他方の端部、又は両端部に向けて下る傾斜が形成され、前記サイクロン部から連通部を経て中空部に導入された飽和蒸気から水滴捕集片で衝突分離したミストは、前記傾斜に沿って確実に捕集され、蒸気とミストの分離効率をより一層高め、気水分離及びその後流において不適合の発生を防止し、安定性、信頼性に富んだ好適な蒸気ドラムのサイクロンセパレータを得ることが出来たものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係る蒸気ドラムのサイクロンセパレータの概要を模式的に示し、（ａ）は縦断面の模式図、（ｂ）は（ａ）の要部の水滴捕集片の配列を示す模式図、（ｃ）は同水滴捕集片とサイクロン部との相対関係を平面的に示す模式図、（ｄ）は（ｃ）の立面方向を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の第２形態に係る蒸気ドラムのサイクロンセパレータの概要を模式的に示し、（ａ）は縦断面の模式図、（ｂ）は（ａ）の要部の水滴捕集片の配列を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の第３形態に係る蒸気ドラムのサイクロンセパレータの概要を模式的に示し、（ａ）は縦断面の模式図、（ｂ）は（ａ）の要部の水滴捕集片の配列を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の第４形態に係る蒸気ドラムのサイクロンセパレータの概要を模式的に示し、（ａ）は縦断面の模式図、（ｂ）は（ａ）の要部の水滴捕集片の配置形態を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の第第１〜４形態に係る蒸気ドラムのサイクロンセパレータの要部の改変案を模式的に示し、（ａ）は図１（ｃ）に、（ｂ）は図１（ｂ）に、（ｃ）、（ｄ）は図２（ｂ）に、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）は図３の（ｂ）に、また（ｈ）は図４の（ｂ）に主として対応させて水滴捕集片の配列、配置形態等を示す模式図である。
【図６】従来の蒸気ドラムの概要を示す軸線方向に垂直な断面から見た断面図である。
【図７】図６中のサイクロンセパレータを代表して１つ抜き出して模式的に示し、（ａ）は縦断面の模式図、（ｂ）は横断面の模式図である。
【符号の説明】
１ 蒸気ドラム
２ 導入管
３ サイクロンセパレータ
４ 下降管
５ スクラバ
５ａ ミスト分離器
６ 蒸気管
７ シュラウド
１３ サイクロン部
１４ 筒体
１４ａ、１４ｂ 連通路
１５ 連通部
２２ 隙間
２３ 一次スクラバ部
２４ 中空部
２５ 旋回ベーン
２６ キャップ部材
２７ 上板
２８、２９ 流路
３０ 支持筒体
３１ 内筒
３１ａ 多孔面
３２ 外筒
３２ａ 開放部
３４ 孔
３５ 蓋体
４０、４１、４３ 水滴捕集片
４４、４５、４６ 水滴捕集片
４７ 水滴捕集片
４０ａ 屈曲部
４０ｂ 開放端
４０ｃ 谷
４１ａ、４３ａ 尖端
４１ｂ、４３ｂ 開放端
４１ｃ、４３ｃ 谷
４３ｄ 小突起
４４ａ、４４ｂ 端部
４７ａ、４７ｂ 端部
４７ｃ 中央部
ＭＸ 気液混合流体
Ｗ 飽和水
Ｓ 飽和蒸気
Ｌ ドラム内水面
Ｂ 汽液界面

Claims (6)

1. 気液混合流体を取り入れ、これを蒸気と水に分離する蒸気ドラムのサイクロンセパレータにおいて、同サイクロンセパレータは、サイクロン部及びその上部に一体的に連結された一次スクラバ部を有し、前記サイクロン部は汽液界面の下側で気液混合流体の供給入口を接線方向に開口した内筒と、同内筒の外周と半径方向に一定の隙間を形成して同心状に配置された外筒との二重構造とし、前記内筒は同内筒内に形成される汽液界面の上部側を前記外筒内部に連通する多孔面、及び同汽液界面の下部側を無孔の壁面で形成すると共に下部側を前記蒸気ドラムに開口して前記蒸気ドラムに通じる第１の経路を形成し、前記外筒は下部側を前記蒸気ドラムに開口して前記内筒から前記多孔面、内外筒間の隙間を経て前記蒸気ドラムに通じる第２の経路を形成し、前記一次スクラバ部は前記サイクロン部に連なる連通部を介して中空部を設け、同中空部を囲んでキャップ部材を配置すると共に、同中空部内に水平方向に延びる複数の水滴捕集片を配置してなることを特徴とする蒸気ドラムのサイクロンセパレータ。
2. 前記一次スクラバ部の水滴捕集片は、断面Ｖ字型の部材で形成し、Ｖ字型の尖端を上方向と下方向に交互に向けると共に、上方向に尖端を向けて隣接する２部材のＶ字の隣接する開放端を下方向に尖端を向ける１部材のＶ字の谷内に対峙させる配置とし、前記中空部内で前記サイクロン部を覆って平面上に複数配列してなることを特徴とする請求項１に記載の蒸気ドラムのサイクロンセパレータ。
3. 前記一次スクラバ部の水滴捕集片は、断面Ｚ字型又は逆Ｚ字型の部材で形成し、Ｚ字型又は逆Ｚ字型の上下の屈曲部が尖端状に上方向又は下方向に突出する様に傾けた配置とし、前記中空部内で前記サイクロン部を覆って平面上に複数配列してなることを特徴とする請求項１に記載の蒸気ドラムのサイクロンセパレータ。
4. 前記水滴捕集片の配列は、上下方向に複数段に形成したことを特徴とする請求項２又は３に記載の蒸気ドラムのサイクロンセパレータ。
5. 前記Ｖ字型、Ｚ字型又は逆Ｚ字型それぞれの水滴捕集片における斜め下方に向いて傾斜した開放端の先端には、斜め上方に向いて折り返す小突起を設けたことを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の蒸気ドラムのサイクロンセパレータ。
6. 前記水滴捕集片は水平方向で一方の端部、又は中央部を他方の端部、又は両端部より高くして、同他方の端部、又は両端部に向けて傾斜させたことを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載の蒸気ドラムのサイクロンセパレータ。

Images