JPH04269306A - 蒸気タービンのグランド漏洩蒸気回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タービンロータを支持
する軸受とタービンケーシングとの間に設けられたグラ
ンド部から流出する漏洩蒸気を回収するための方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、蒸気タービンは、その作動に安
定性信頼性があり、容量範囲も広く、利便性もあること
から、発電機、ポンプ、コンプレッサ、船舶等の回転動
力源として広範に使用されている。この蒸気タービンに
は、種々のものがあるが、如何なる種類のものであって
も、長期の使用に耐えられる構造を有することが望まし
いことから、そのグランド部には、非接触方式で耐久性
のあるラビリンスパッキンが使用されている。ラビリン
スパッキンは、周知のように軸側から突出された絞り片
及び／又はケージング側から突出された絞り片が設けら
れたもので、この絞り片の１つ１つの隙間が絞り作用を
行なうことによりシールするようになっている。ところ
が、このラビリンスパッキンは、非接触方式の構造であ
るため、蒸気等を完全に封止するものではなく、本質的
に蒸気の漏洩は避けられないものである。したがって、
ラビリンスパッキンから漏洩した蒸気は、タービンのグ
ランド部から外部に漏洩することになる。この漏洩蒸気
は、使用蒸気量に比較して少量であること、エネルギの
低い蒸気であること、蒸気に多量の空気が混入している
ことがあること等により回収されない例が多い。また、
少量といえども漏洩蒸気が大気中に放出されると、貴重
なエネルギが無駄になるばかりでなく、タービン及び関
連装置の周囲湿度を上昇させるため、潤滑油に水分が混
入し、潤滑不良を起したり、場合によっては、電気機器
の絶縁低下等の障害を発生させる虞がある。このため、
タービンのグランド部から流出する漏洩蒸気をグランド
復水器に導き、これを凝縮した後に、その凝縮水を廃棄
するか又は回収しているのが通常である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のグラ
ンド復水器を用いる方法は、装置全体が大型化する上、
エネルギの損失が大きく、不経済である。本発明は、こ
のような課題を解決するためになされたもので、コスト
的、消費動力的にも有利で、安全性と信頼性をもって蒸
気タービンのグランド部における漏洩蒸気を回収し、貴
重なエネルギの無駄を防止する方法を提供することを目
的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明は、給水タンク内に貯溜された水をボイラーに
導き、加熱することにより生じた蒸気によりタービンケ
ーシング内に設けられたタービンロータを回転させ、該
タービンロータを支持する軸受と前記タービンケーシン
グとの間のグランド部にラビリンスパッキンを設けてな
る蒸気タービンにおいて、前記グランド部と負圧発生部
とを蒸気溜及び導管を介して連結し、前記ラビリンスパ
ッキンを通って流出する漏洩蒸気を前記負圧発生部によ
り吸引し前記給水タンクに戻すようにしたことを特徴と
する蒸気タービンのグランド漏洩蒸気回収方法である。 前記負圧発生部としては、蒸気を駆動媒体とする蒸気エ
ゼクタを使用してもよく、また給水タンクからボイラー
に供給する水を駆動媒体とする水エゼクタあるいは電動
機により駆動されるブロワにより構成してもよい。特に
、水エゼクタを使用する場合には、グランド部との間に
少なくともグランド部の圧力以上の水頭を設けることが
好ましい。

【０００５】

【作用】このように構成すれば、タービンロータを支持
する軸受とタービンケーシングとの間のグランド部に設
けられたラビリンスパッキンを通り漏洩する蒸気を、導
管を介して負圧発生部に全量誘引し、これを再度給水タ
ンクに戻すことにより、給水タンク内に貯溜されている
水に漏洩蒸気の熱を移動させ、水の温度を上昇させるこ
とができ、この水を再度ボイラーにおいて加熱する場合
に、前記水に吸収された熱量に相当する燃料が節約でき
る。また、グランド復水器及び排気装置を使用すること
がないので、装置全体も簡素化され、設備費、設置面積
とも少なくなる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明方法の一実施例を図面について
説明する。図１は、本発明方法の第１実施例を示す概略
構成図である。図１において、タービン１には、ボイラ
ー２により加熱された蒸気３が適用されるようになって
いる。ボイラー２には、発生する蒸気３の量に略等しい
量の水がボイラー供給水として給水タンク４からポンプ
５により供給される。なお、ボイラー供給水に溶存酸素
が含まれていると、ボイラー２が腐蝕破壊を起す虞があ
ることから、前記ボイラー２と給水タンク４との間には
脱気器６が設けられ、ボイラー供給水中の溶存酸素を除
去している。前記タービン１は、図２に示すように、タ
ービンケーシング７内にタービンロータ８を有し、蒸気
は、ノズルボックス９からタービンケーシング７内に導
入されタービンロータ８を回転させた後に、排気口２２
から排出され、例えば工場等に導かれるようになってい
る。タービンケーシング７の両側には、軸受１４との間
にグランド部１３．１３が設けられ、各グランド部１３
内にはタービンケーシング７の内外をシールするラビリ
ンスパッキンＬが設けられている。したがってノズルボ
ックス９からタービンケーシング７内に導入された蒸気
は、ラビリンスパッキンＬの隙間を通って蒸気溜１２内
に洩れてくることになる。

【０００７】本実施例では、漏洩蒸気を負圧発生部１７
により回収するようにしている。この負圧発生部１７は
、グランド部１３，１３と蒸気溜１２及び吸引導管Ｐ１
を介して連結され、グランド部１３，１３から流出する
漏洩蒸気を負圧吸引し、前記給水タンク４に戻すように
なっている。ここに負圧発生部１７としては、比較的安
価な蒸気エゼクタ１７ａを使用することが好ましい。 この蒸気エゼクタ１７ａは、図３に示すように、ケース
１８内にノズル１９を有し、このノズル１９と同軸的に
ケース１８外にディフューザ２０が取付けられている。 そして、ノズル１９からは、駆動媒体、つまり背圧ター
ビン１の排気口２２から排出される蒸気の一部（図３中
実線矢印で示す）を駆動媒体用導管Ｐｏにより導いて噴
出し、駆動媒体が蒸気エゼクタ１７ａから排出されると
きに生じる負圧により漏洩蒸気（図３中破線矢印で示す
）をグランド部１３，１３から誘引し、吸入口２１を経
て、駆動媒体とともに導管Ｐにより給水タンク４に戻す
ようにしている。給水タンク４に貯溜された貯溜水の温
度は、一般に常温乃至５０〜６０℃位までの温度で取扱
われているので常圧におけるその保有熱には余裕がある
。したがって、漏洩蒸気を給水タンク４内に回収しても
何ら問題が生じることがない。しかも、このようにすれ
ば、好ましいことに、漏洩蒸気及び駆動媒体の水及び熱
を給水タンク４に直接全量回収することができる。した
がって、給水タンク４内の水をボイラー２により加熱し
再利用する場合に、給水タンク４内の水に吸収された熱
量に相当する燃料が節約できることになる。

【０００８】漏洩蒸気を負圧発生部１７で吸引した場合
には、蒸気溜１２の大気開放側１６から空気も吸引され
、その量は、吸引蒸気量の０〜２００容量％になること
から、この空気による給水タンク４内の水の溶存酸素濃
度が上昇する可能性がある。しかし、これは、前記脱気
器６による脱酸素及び／又は脱酸素剤の添加による脱酸
素により防止することができる。なお、蒸気溜１２内の
圧力が、前記負圧発生部１７により低下すると、その減
圧度の程度によって軸受１４の潤滑油を吸引し、回収蒸
気にともなってボイラー供給水中に潤滑油が混入する虞
があるので、軸受１４の構造に合せて潤滑油が混入しな
い程度の減圧度とすることが好ましい。また、給水タン
ク４内の水が逆流してタービン内に入って生じる事故を
防止するために、大気開放部分がいわゆる真空破りとな
るが、片方のみでは不十分な虞があるので、給水タンク
４内の配管に通孔１８を開設し、給水タンク内の水が導
管を通って逆流しないようにすることが好ましい。さら
に、前記負圧発生部１７の故障あるいは駆動媒体の停止
等により導管中の凝縮水あるいは給水タンク４内の水が
グランド部１３，１３の周辺に流入した場合には、サー
マルショックによる障害を誘起する虞があり、またター
ビン１の軸シールの構造によっては、タービンケーシン
グ７に水が流入してドレーンによるタービン破壊を招く
虞もあるので、このような事故を防止する配慮もするこ
とが好ましい。

【０００９】次に、実施例の作用を説明する。ボイラー
２により加熱された蒸気３は、ノズルボックス９からタ
ービンケーシング７内に導入される。そしてタービンロ
ータ８を回転した後に、排気口２２から排出され、工場
等に導かれる。また、タービン１のタービンケーシング
７内に適用された蒸気の一部は、タービンケーシング７
の両側に設けられラビリンスパッキンＬの隙間を通って
グランド部１３，１３内に洩れるが、この漏洩蒸気は、
負圧発生部１７により吸引される。つまり、排気口２２
から排出された蒸気の一部が、蒸気エゼクタ１７ａの駆
動媒体として利用され、蒸気エゼクタ１７ａから噴射さ
れるときに蒸気エゼクタ１７ａ内に負圧を生じさせるの
で、漏洩蒸気は、吸引導管Ｐ１を通って負圧吸引され、
駆動媒体とともに導管Ｐにより給水タンク４内に戻され
、回収される。したがって、給水タンク４内の水の温度
は、漏洩蒸気及び駆動媒体の熱により上昇し、給水タン
ク４内の水をボイラー２により加熱し再利用する場合に
、給水タンク４内の水に吸収された熱量に相当する燃料
が節約できることになる。厳密にいえば、本実施例の場
合は、熱回収箇所は、脱気器６である。この脱気器６で
は、２．７ｋｇ／ｃｍ２　Ｇ，１４０℃まで加熱するの
で、給水タンク４内の水温の上昇分だけ、脱気器６の蒸
気使用量の減少となって表れ、この減少分に相当するボ
イラー負荷の減少となる。また前記漏洩蒸気は、水とし
ても回収されることになる。

【００１０】なお、上述したものは、本発明の一実施例
であり、本発明は、特許請求の範囲に記載の要旨を逸脱
することなく、種々変更することができる。例えば、前
記実施例では、負圧発生部１７として蒸気エゼクタ１７
ａを使用しているので、漏洩蒸気により給水タンク４の
貯溜水の温度が上昇することになるが、この場合、給水
タンク貯溜水の保有熱量に余裕が少ない場合には、漏洩
蒸気の熱量を全量回収することができない虞がある。こ
のような場合には、蒸気エゼクタの代りに水エゼクタあ
るいは他の負圧発生部を使用することもできる。例えば
、水エゼクタ１７ｂを使用する場合には、図４に示すよ
うに、給水タンク４からボイラー２に導く水を駆動媒体
として利用する。この水は、駆動媒体用導管Ｐｏより水
エゼクタ１７ｂに導き、噴射することにより負圧部分を
形成し、この負圧により漏洩蒸気を吸引導管Ｐ１により
誘引する。この場合、水の逆流を防止するために、蒸気
溜１２の圧力以上の水頭２３を設けることが好ましい。 この水頭２３は、蒸気溜１２の圧力（水柱５ｍｍから水
銀柱５００ｍｍ、通常水柱２００ｍｍから水銀柱２００
ｍｍ）を考慮して決定することが好ましい。ここに、水
エゼクタ１７ｂは、図５に示すようになっており、図中
符号「２４」はウォータチャンバ、「２５」は１個又は
複数個設けられたノズル、「２６」はガイドベーン、「
２７」はサクションチャンバ、「２８」はディフューザ
、「２９」は吸入口である。

【００１１】この水エゼクタ１７ｂを使用した実施例の
場合には、ポンプ５からボイラー２に供給される水の一
部が水エゼクタ１７ｂに導かれ、給水タンク４内に戻さ
れるので、給水タンク４には水とともに漏洩蒸気も入り
、この漏洩蒸気により給水タンク４内の水の温度も上昇
することになるが、この場合、給水タンク貯溜水の保有
熱量に余裕が少ない場合でも、蒸気エゼクタの駆動蒸気
分の熱量が減少するので、漏洩蒸気を全量回収すること
ができることになる。前記負圧発生部１７に使用される
エゼクタは、蒸気エゼクタ１７ａあるいは水エゼクタ１
７ｂのいずれも、小型で汎用性のある部品であるため、
装置の大型化を防止できるのみでなく、コスト的にも有
利となり、実用性のあるものとなる。他の負圧発生部と
しては、例えば、電動機により駆動されるブロワを使用
して構成することもできる。ブロワを使用すれば、負圧
能力は低いものの排気能力が高くなるので、漏洩蒸気を
より確実に吸引することができる。

【００１２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、蒸気タ
ービンのグランド部と負圧発生部とを蒸気溜及び吸引導
管を介して連結し、ラビリンスパッキンの隙間を通って
流出する漏洩蒸気を負圧発生部により吸引し、前記給水
タンクに戻すようにしたので、漏洩蒸気を全量給水タン
クに回収することができ、給水タンク内に貯溜されてい
る水に漏洩蒸気の熱を移動させ、水の温度を上昇させ、
これを再度ボイラーにおいて加熱する場合に、水に吸収
された熱量に相当する燃料が節約できる。また、グラン
ド復水器及び排気装置を使用することがないので、装置
全体も大型化する虞もない。

【００１３】

【具体例１】出力２０００ｋＷの背圧蒸気タービン１を
駆動し、グランド部１３から排出される漏洩蒸気を、駆
動媒体として０．６ｔ／ｈの蒸気が流れる蒸気エゼクタ
１７ａにより吸引するとともに、この蒸気エゼクタ１７
ａから排出される排気をボイラー２の給水タンク４に導
入し、その液中に吹込んだ結果、０．２ｔ／ｈの漏洩蒸
気が回収された。安全性の確認についても、運転と停止
を繰返し行なうことにより確認した結果、全く問題がな
いことが判明した。この回収された０．２ｔ／ｈの漏洩
蒸気を重油量に換算すると、年間１００キロリットルに
相当し、顕著な省エネルギ効果が得られた。

【００１４】

【具体例２】同上の蒸気タービン１を使用し、水エゼク
タ１７ｂによりグランド部１３から排出される漏洩蒸気
を吸引した。この水エゼクタ１７ｂにはポンプ５から脱
気器６に導かれる水の内、８％を使用し給水タンク４に
戻した。この結果、０．２ｔ／ｈの漏洩蒸気が回収され
た。前記蒸気エゼクタ１７ａと同様に安全性及び顕著な
省エネルギ効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の一実施例を示す概略図である。

【図２】は、同実施例のタービン部分を詳示した断面図
である。

【図３】は、同実施例の蒸気エゼクタの概略断面図であ
る。

【図４】は、本発明の他の実施例を示す概略図である。

【図５】は、同実施例の水エゼクタの概略断面図である
。

【符号の説明】

２…ボイラー、　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　４…給水タンク、 ７…タービンケーシング、　　　　　　　　　　　　８
…タービンロータ、 １２…蒸気溜、　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　１３，１３…グランド部、 １４…軸受、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　１６…大気開放側、 １７…負圧発生部、 １７ａ…蒸気エゼクタ、　　　　　　　　　　　　１７
ｂ…水エゼクタ、 ２３…水頭、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　Ｌ…ラビリンスパッキン、 Ｐ１…導管。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　給水タンク（４）　内に貯溜された水
   をボイラー（２）　に導き、加熱することにより生じた
   蒸気によりタービンケーシング（７）　内に設けられた
   タービンロータ（８）　を回転させ、該タービンロータ
   （８）　を支持する軸受（１４）と前記タービンケーシ
   ング（７）　との間のグランド部（１３）にラビリンス
   パッキン（Ｌ）　を設けてなる蒸気タービンにおいて、
   前記グランド部（１３）と負圧発生部（１７）とを蒸気
   溜（１２）及び導管（Ｐ１）を介して連結し、前記ラビ
   リンスパッキン（Ｌ）　を通って流出する漏洩蒸気を前
   記負圧発生部（１７）により吸引し前記給水タンク（４
   ）　に戻すようにしたことを特徴とする蒸気タービンの
   グランド漏洩蒸気回収方法。
2. 【請求項２】　　前記負圧発生部（１７）は、蒸気を駆
   動媒体とする蒸気エゼクタ（１７ａ）　により構成して
   なる請求項１に記載の漏洩蒸気回収方法。
3. 【請求項３】　　前記負圧発生部（１７）は、給水タン
   ク（４）　からボイラー（２）　に供給する水を駆動媒
   体とする水エゼクタ（１７ｂ）　により構成してなる請
   求項１に記載の漏洩蒸気回収方法。
4. 【請求項４】　　前記水エゼクタ（１７ｂ）　は、グラ
   ンド部（１３）との間に少なくともグランド部（１３）
   の圧力以上の水頭（２３）を有する請求項３に記載の漏
   洩蒸気回収方法。
5. 【請求項５】　　前記負圧発生部（１７）は、電動機に
   より駆動されるブロワにより構成してなる請求項１に記
   載の漏洩蒸気回収方法。