JP3851732B2 - Spray condenser - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スプレーコンデンサに係り、特にタービン排気と冷却水とを直接接触させる際に生成される不凝縮ガスを効果的に処理して、凝縮能力を高めたスプレーコンデンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、地熱発電プラントは、地下の井戸等に溜っている熱水等をフラッシャ等で自然蒸発させ、自然蒸発した蒸気を蒸気タービンに案内して膨張仕事をさせ、膨張仕事を終えたタービン排気を復水器に凝縮させた後、その凝縮水(復水)を地下に戻すようにしている。
【0003】
この地熱発電プラントに適用する復水器には、凝縮能力を高める関係上、タービン排気と冷却水とを直接接触させるタイプの熱交換器が多く採用されている。
【0004】
直接接触式復水器には、大別してトレイ式のものと、スプレー式のものとがある。前者と後者は、冷却水を微粒化させる手段が異なるだけであって、タービン排気の凝縮能力を高める点では同じである。すなわち、前者の冷却水微粒化手段は、胴体内に棚状に形成した板(トレイ)を設け、棚状の板に設けた穴から冷却水を自然落下させてタービン排気の凝縮能力を高めるのに対し、後者の冷却水微粒化手段は、胴体内にノズルを収容し、ノズルの位置に工夫を加え、ノズルから出る冷却水の圧力差を巧みに利用してタービン排気の凝縮能力を高めるものである。
【0005】
後者のスプレーコンデンサは、例えば特開昭59−167690号公報に開示されており、その概要は、図10に示す構成になっている。
【0006】
スプレーコンデンサは、ボックス状の胴体1の中央に、蒸気タービン(図示せず)からのタービン排気TEXを凝縮させるタービン排気凝縮部2と、その両側に、タービン排気TEXを凝縮させる際に生成される不凝縮ガスを冷却させる不凝縮ガス冷却部3とを備え、これらタービン排気凝縮部2と不凝縮ガス冷却部3とを区画する仕切り4a,4bを備えて構成されている。
【0007】
また、スプレーコンデンサは、胴体1の底部のホットウェル(復水溜)5側に、冷却水供給部6を横断的に収容し、ここからタービン排気凝縮部2に収容するスプレーノズル7に冷却水を案内する冷却水スプレー部8と、不凝縮ガス冷却部3に横断的に収容し、スプレーノズル9を備えた冷却水溜10に冷却水を案内する冷却水供給部11とを備えている。
【0008】
このような構成を備えるスプレーコンデンサにおいて、蒸気タービンからタービン排気凝縮部2に案内されたタービン排気TEXは、スプレーノズル7から微粒化された冷却水と直接接触し、凝縮水(復水)としてホットウェル5に集められた後、出口12を介して地下に戻される。
【0009】
また、タービン排気の冷却水との直接接触の際に生成された不凝縮ガスは、不凝縮ガス冷却部3に案内され、ここで冷却水溜10のスプレーノズル9から噴霧した冷却水と直接接触し、その顕熱を失ってガス出口13から大気に放出される。
【0010】
このように、従来のスプレーコンデンサは、タービン排気TEXを冷却水と直接接触させて凝縮能力を高めるとともに、タービン排気TEXを凝縮させる際に生成される不凝縮ガスを冷却水と直接接触させ、不凝縮ガスの持つ顕熱を回収させていたので、タービン排気TEXの持つ熱エネルギを充分に回収することができる構成になっていた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
図10で示した従来のスプレーコンデンサには、幾つかの問題点があり、その一つにタービン排気の偏流に伴う不凝縮ガスの滞留化がある。
【0012】
従来、地熱発電プラントに適用する蒸気タービンは、駆動蒸気が軸方向に沿って流れ、一端に蒸気入口を、他端にタービン排気口を設けた、いわゆる軸流タイプか、あるいはケーシングの中央部分に蒸気入口を、ケーシングの両側にタービン排気口を設けた、いわゆる対向流タイプの構造になっている。このため、タービン排気は、蒸気タービンからスプレーコンデンサに流れる際、その側面側により多く流れるだけで、その中央部分に殆ど流れていない状態になっている。
【0013】
タービン排気がスプレーコンデンサの中央部分に流れない場合、その中央部分に集まる不凝縮ガスは、滞留化し、濃度が高くなり、熱交換率を低下させる問題点があった。
【0014】
また、不凝縮ガスがスプレーコンデンサの中央部分に滞留化すると、スプレーコンデンサは、その器内圧力が上昇し、設計値通りの真空度を維持することができなくなり、タービン出力を低下させる問題点があった。
【0015】
本発明は、このような事情に照してなされたもので、蒸気タービンからのタービン排気の偏流化に際し、胴体の中央部分に集まる不凝縮ガスを効果的に処理するスプレーコンデンサを提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項1に記載したように、タービン排気凝縮部を形成する外胴体部と、この外胴体部の内部に同心的に配置され、不凝縮ガス冷却部を形成する内胴体部と、上記タービン排気凝縮部に設けられ、タービン排気に冷却水を噴出して直接接触させるタービン排気用凝縮手段と、上記内胴体部に設けられ、上記タービン排気凝縮部で生成された不凝縮ガスを上記不凝縮ガス冷却部に案内する不凝縮ガス入口部と、上記不凝縮ガス冷却部に設けられ、不凝縮ガスに冷却水を噴出して直接接触させる不凝縮ガス用ガス冷却手段と、上記不凝縮ガス冷却部に設けられ、冷却後の不凝縮ガスの気液を分離させ、かつ整流させるセパレータとを備えたものである。
【0017】
また、本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項2に記載したように、内胴体部の底部側に、タービン排気凝縮部に設けたタービン排気用凝縮手段および不凝縮ガス冷却部に設けた不凝縮ガス用ガス冷却手段のそれぞれに冷却水を供給する冷却水水室を備えたものである。
【0018】
また、本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項3に記載したように、タービン排気用凝縮手段を、内胴体部の底部側に設けた冷却水水室に接続する冷却水分配管と、冷却水分配管に接続し、外胴体部の軸方向に沿って延び、スプレーノズルを備えたタービン排気凝縮用冷却水供給管とで構成したものである。
【0019】
また、本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項4に記載したように、冷却水分配管を、外胴体部の半径方向に向って放射状に延びる主流管と、主流管の途中から折り曲げた分流管とで構成したものである。
【0020】
また、本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項5に記載したように、不凝縮ガス入口部に、不凝縮ガスのショートパスを防止するバッフルを設けたものである。
【0021】
また、本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項6に記載したように、バッフルを、平板で形成したものである。
【0022】
また、本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項7に記載したように、平板の周縁を、冠状に形成する突出し片を備えたものである。
【0023】
また、本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項8に記載したように、平板の周縁を、スプライン状に形成する切欠を備えたものである。
【0024】
また、本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項9に記載したように、不凝縮ガス用ガス冷却手段を、内胴体部の底部に設けた冷却水水室に連通し、上記内胴体部の軸方向に沿って延び、スプレーノズルを備えたガス冷却用冷却水供給管で構成したものである。
【0025】
また、本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項10に記載したように、セパレータを、穴を穿設した平板および網のうち、いずれか一方を選択したものである。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスプレーコンデンサの実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【0027】
図1は、本発明に係るスプレーコンデンサの実施形態を示す概略縦断面図である。
【0028】
本実施形態に係るスプレーコンデンサは、円筒状の外胴体部に同心状に配置した内胴体部16を二重筒に形成し、外胴体部15にタービン排気凝縮部17を、また内胴体部16に不凝縮ガス冷却部18をそれぞれ形成している。
【0029】
タービン排気凝縮部17を形成する外胴体部15は、その頂部に蒸気タービン(図示せず)を設置し、その底部に復水出口19を備えたボックス状のホットウェル(復水溜)20を設ける一方、ホットウェル20側に設けた冷却水分配管21に接続され、かつ胴軸に沿って延び、スプレーノズル22を備えた冷却水供給管23を複数本にして収容する構成になっている。
【0030】
冷却水分配管21は、図2に示すように、外胴体部15の中心Oから半径方向に向って放射状に延びる主流管24と途中から折り曲げられた分流管25とを組み合せて構成されており、主流管24および分流管25のそれぞれの端部側に、胴軸に沿って延び、スプレーノズル22を備えたタービン排気凝縮用冷却水供給管23を設けている。また、冷却水分配管21およびタービン排気凝縮用冷却水供給管23は、ともに図3に示すように、外胴体部15に固設した補強部材26を介して支持されている。
【0031】
一方、不凝縮ガス冷却部18を形成する内胴体部16は、その頂部に不凝縮ガス出口部27を、その底部に冷却水入口28に連通する冷却水水室29を備えている。また、不凝縮ガス冷却部18を形成する内胴体部16は、冷却水水室29を画成する底板30から不凝縮ガス冷却部18の頂部側に向って延び、スプレーノズル31を備えたガス冷却用冷却水供給管32と、タービン排気凝縮部17に連通し、不凝縮ガスを不凝縮ガス冷却部18に案内する不凝縮ガス入口部33と、不凝縮ガス入口部33に設けたバッフル37と、不凝縮ガス冷却部18の頂部側に設置したセパレータ34とを備えている。
【0032】
セパレータ34は、図4および図5に示すように、平板36で構成し、この平板36に格子状に配置され、比較的小口径の穴35を穿設している。なお、セパレータ34は、穴35を備えた平板36に限らず、メッシュの細かい網にしてもよい。
【0033】
また、バッフル37は、図6に示すように、ドレンとなったタービン排気TEXを一旦集め、不凝縮ガス入口部33への流入を防止し、かつ不凝縮ガスのショートパスを防止するもので、その形状として図7に示すように、平板38になっている。なお、バッフル37は、図8に示すように平板37の周縁を冠状に形成する突出し片39を設けてもよく、また、図9に示すように、平板37の周縁にスプライン状に形成する切欠40を備えてもよい。
【0034】
次に作用を説明する。
【0035】
外胴体部15のタービン排気凝縮部17に供給されたタービン排気TEXは、図1に示すように、冷却水入口28から冷却水水室29、主流管24と分流管25とを組み合せた冷却水分配管21、タービン排気凝縮用冷却水供給管23、スプレーノズル22を介して噴出される冷却水を直接接触して凝縮される。その際、冷却水分配管21およびタービン排気凝縮用冷却水供給管23は、冷却水の噴出力の反作用として衝撃力を受けるが、図3に示すように、補強部材26により支持されているので安定状態に維持される。
【0036】
タービン排気凝縮部17で、冷却水と直接接触して凝縮したタービン排気TEXは、凝縮水(復水)となってホットウェル20に集められ、ここから復水出口19を介して地中に戻される。
【0037】
また、タービン排気と冷却水とが直接接触し、タービン排気の凝縮の際、生成された不凝縮ガスは、外胴体部15と同心状に配置した内胴体部16の不凝縮ガス入口部33を介して不凝縮ガス冷却部18に案内される。このとき、不凝縮ガスは、図6に示すように、ドレンとなったタービン排気TEXが不凝縮ガス入口部33に流れ、ショートパスを発生させようとするが、バッフル37により防止されるので、不凝縮ガス冷却部18に確実に案内される。
【0038】
不凝縮ガス冷却部18に案内された不凝縮ガスは、図1に示すように、冷却水水室29からガス冷却用冷却水供給管32およびスプレーノズル31を介して噴出する冷却水と直接接触して冷却され、さらに、図4に示すように、セパレータ34の平板36に設けた穴35を通る際、平板36に衝突させて未だ含んでいるドレンを自然落下させ、気体の部分のみを通過させるとともに、整流効果を持たせて流れを均一化させ、ガス出口(図示せず)から大気または他の機器に流出させる。
【0039】
このように、本実施形態は、タービン排気凝縮部17を形成する円筒状の外胴体部15の中央部分に、不凝縮ガス冷却部18を形成する内胴体部16を同心的に配置し、内胴体部16の中央部分に集まる不凝縮ガスを良好に処理したので、不凝縮ガスの滞留化を防止することができ、タービン排気と冷却水との直接接触による熱交換率を高く維持することができる。
【0040】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明に係るスプレーコンデンサは、タービン排気凝縮部を形成する外胴体部に、不凝縮ガス冷却部を形成する内胴体部を同心的に配置して二重筒に形成し、タービン排気凝縮部で、冷却水をタービン排気に直接接触させてタービン排気を凝縮し、復水にする一方、タービン排気を凝縮する際に生成される不凝縮ガスを不凝縮ガス冷却部に案内し、ここでも不凝縮ガスを冷却水に直接接触させて不凝縮ガスを冷却し、さらにセパレータで不凝縮ガスに含まれる水分を除去するとともに、整流させて他の機器に流出させたので、内胴体部内の中央部分に集まる不凝縮ガスの滞留化を防止することができ、不凝縮ガスの流れを良好にさせて高い熱交換率を維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスプレーコンデンサの実施形態を示す概略縦断面図。
【図2】図1のA−A矢視方向切断断面図。
【図3】図1のB−B矢視方向切断断面図。
【図4】本発明に係るスプレーコンデンサに使用されるセパレータの実施形態を示す概略断面図。
【図5】図4のC−C矢視方向から見た平面図。
【図6】本発明に係るスプレーコンデンサに使用されるバッフルの実施形態を示す概略断面図。
【図7】図6で示したバッフルの第1実施例を示す図。
【図8】図6で示したバッフルの第2実施例を示す図。
【図9】図6で示したバッフルの第3実施例を示す図。
【図10】従来のスプレーコンデンサを示す概略縦断面図。
【符号の説明】
1 胴体
2 タービン排気凝縮部
3 不凝縮ガス冷却部
4a,4b 仕切り
5 ホットウェル
6 冷却水供給管
7 スプレーノズル
8 冷却水スプレー部
9 スプレーノズル
10 冷却水溜
11 冷却水供給部
12 出口
13 ガス出口
15 外胴体部
16 内胴体部
17 タービン排気凝縮部
18 不凝縮ガス冷却部
19 復水出口
20 ホットウェル
21 冷却水分配管
22 スプレーノズル
23 タービン排気凝縮用冷却水供給管
24 主流管
25 分流管
26 補強部材
27 不凝縮ガス出口部
28 冷却水入口
29 冷却水水室
30 底板
31 スプレーノズル
32 ガス冷却用冷却水供給管
33 不凝縮ガス入口部
34 セパレータ
35 穴
36 平板
37 バッフル
38 平板
39 突出し片
40 切欠[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spray condenser, and more particularly, to a spray condenser having an increased condensation capacity by effectively treating non-condensable gas generated when turbine exhaust and cooling water are brought into direct contact with each other.
[0002]
[Prior art]
In general, a geothermal power plant naturally evaporates hot water, etc., stored in underground wells, etc. with a flasher, etc., guides the naturally evaporated steam to a steam turbine, performs expansion work, and exhausts the turbine exhaust after completing expansion work. After condensing in a condenser, the condensed water (condensate) is returned to the basement.
[0003]
As a condenser applied to this geothermal power plant, a heat exchanger of a type in which the turbine exhaust and the cooling water are brought into direct contact is often used in order to increase the condensation capacity.
[0004]
Direct contact type condensers are roughly classified into a tray type and a spray type. The former and the latter are the same in that the means for atomizing the cooling water is different and the condensation capacity of the turbine exhaust is increased. In other words, the former means for atomizing the cooling water is provided with a plate (tray) formed in a shelf shape in the fuselage, and the cooling water is naturally dropped from a hole provided in the shelf-like plate to enhance the condensation capacity of the turbine exhaust. On the other hand, the latter cooling water atomization means accommodates the nozzle in the fuselage, devise the position of the nozzle, and skillfully utilize the pressure difference of the cooling water coming out of the nozzle to increase the condensation capacity of the turbine exhaust It is.
[0005]
The latter spray condenser is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-167690, and its outline is shown in FIG.
[0006]
The spray condenser is generated when the turbine exhaust TEX is condensed at the center of the box-
[0007]
Further, the spray condenser accommodates a cooling
[0008]
In the spray condenser having such a configuration, the turbine exhaust TEX guided from the steam turbine to the turbine
[0009]
Further, the non-condensable gas generated at the time of direct contact with the cooling water of the turbine exhaust is guided to the non-condensable
[0010]
As described above, the conventional spray condenser increases the condensation capacity by bringing the turbine exhaust TEX into direct contact with the cooling water, and directly brings the non-condensable gas generated when the turbine exhaust TEX is condensed into contact with the cooling water. Since the sensible heat of the condensed gas was recovered, the thermal energy of the turbine exhaust TEX could be recovered sufficiently.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional spray condenser shown in FIG. 10 has several problems, one of which is retention of non-condensable gas accompanying the drift of turbine exhaust.
[0012]
Conventionally, a steam turbine applied to a geothermal power plant is a so-called axial flow type in which driving steam flows along an axial direction, a steam inlet is provided at one end, and a turbine exhaust port is provided at the other end, or in a central portion of a casing. It has a so-called counterflow type structure in which the steam inlet is provided with turbine exhaust ports on both sides of the casing. For this reason, when the turbine exhaust gas flows from the steam turbine to the spray condenser, the turbine exhaust gas only flows more on the side surface side and hardly flows in the central portion.
[0013]
When the turbine exhaust does not flow to the central portion of the spray condenser, the non-condensable gas gathered at the central portion becomes a stagnation, increases in concentration, and lowers the heat exchange rate.
[0014]
In addition, if the non-condensable gas stays in the central part of the spray condenser, the internal pressure of the spray condenser rises, and it becomes impossible to maintain the degree of vacuum as designed, resulting in a problem of reducing turbine output. there were.
[0015]
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is intended to provide a spray condenser that effectively treats non-condensable gas that collects in the central portion of the fuselage when drifting turbine exhaust from a steam turbine. Objective.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the spray condenser according to the present invention, as described in
[0017]
Further, in order to achieve the above object, the spray condenser according to the present invention includes a turbine exhaust condensing means provided in the turbine exhaust condensing unit and a non-condensing unit on the bottom side of the inner body part. A cooling water chamber is provided for supplying cooling water to each of the non-condensable gas cooling means provided in the gas cooling section.
[0018]
Further, in order to achieve the above object, the spray condenser according to the present invention connects the turbine exhaust condensing means to a cooling water chamber provided on the bottom side of the inner body portion as described in
[0019]
In order to achieve the above object, the spray condenser according to the present invention includes a main flow pipe extending radially from a cooling moisture pipe in a radial direction of the outer body portion, and a main flow pipe. It is comprised with the shunt pipe bent from the middle.
[0020]
In order to achieve the above object, the spray condenser according to the present invention is provided with a baffle for preventing a short path of non-condensable gas at the non-condensable gas inlet as described in
[0021]
Moreover, in order to achieve the said objective, the spray condenser which concerns on this invention forms a baffle with the flat plate as described in
[0022]
In order to achieve the above object, the spray condenser according to the present invention is provided with a protruding piece that forms a peripheral edge of a flat plate in a crown shape, as described in
[0023]
In order to achieve the above object, the spray condenser according to the present invention is provided with a notch that forms the periphery of a flat plate in a spline shape.
[0024]
In order to achieve the above object, the spray condenser according to the present invention communicates a gas cooling means for non-condensable gas with a cooling water chamber provided at the bottom of the inner body portion. And it is comprised with the cooling water supply pipe for gas cooling provided along the axial direction of the said inner trunk | drum, and provided with the spray nozzle.
[0025]
In order to achieve the above object, the spray condenser according to the present invention is such that, as described in
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a spray condenser according to the present invention will be described below with reference to the drawings and the reference numerals attached to the drawings.
[0027]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an embodiment of a spray condenser according to the present invention.
[0028]
In the spray condenser according to this embodiment, an
[0029]
The
[0030]
As shown in FIG. 2, the cooling
[0031]
On the other hand, the
[0032]
As shown in FIGS. 4 and 5, the
[0033]
Further, as shown in FIG. 6, the
[0034]
Next, the operation will be described.
[0035]
As shown in FIG. 1, the turbine exhaust TEX supplied to the turbine
[0036]
Turbine exhaust TEX condensed in direct contact with the cooling water in the turbine
[0037]
Further, the turbine exhaust and the cooling water are in direct contact, and the non-condensable gas generated during the condensation of the turbine exhaust passes through the
[0038]
As shown in FIG. 1, the non-condensable gas guided to the non-condensable
[0039]
As described above, in the present embodiment, the
[0040]
【The invention's effect】
As described above, the spray condenser according to the present invention is formed in a double cylinder by concentrically arranging the inner body part forming the non-condensable gas cooling part on the outer body part forming the turbine exhaust condensing part. In the turbine exhaust condensing section, the cooling water is brought into direct contact with the turbine exhaust to condense the turbine exhaust to condensate, while guiding the non-condensable gas generated when the turbine exhaust is condensed to the non-condensable gas cooling section. Again, the non-condensable gas was brought into direct contact with the cooling water to cool the non-condensable gas, and the separator removed water contained in the non-condensed gas and rectified it to flow out to other equipment. It is possible to prevent the non-condensable gas that collects in the central portion of the body portion from staying, and to improve the flow of the non-condensable gas and maintain a high heat exchange rate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an embodiment of a spray condenser according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a separator used in a spray condenser according to the present invention.
FIG. 5 is a plan view seen from the direction of arrows CC in FIG.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a baffle used for a spray condenser according to the present invention.
7 is a view showing a first embodiment of the baffle shown in FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a view showing a second embodiment of the baffle shown in FIG. 6;
FIG. 9 is a view showing a third embodiment of the baffle shown in FIG. 6;
FIG. 10 is a schematic longitudinal sectional view showing a conventional spray condenser.
[Explanation of symbols]
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