JPH06221502A - 汽力プラントの蒸気発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 汽力プラントに組込む蒸発器の伝熱管の汚れ
を最小にして常に高い伝熱性能を維持すること。 【構成】 蒸発器31は伝熱管外面に加熱蒸気管13を接続
し、内面側に用水を導く用水管17を結ぶ。蒸発器31と連
絡管34によって結ばれ、発生した蒸気と水の２相流を導
入する気水分離器32を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は汽力プラントにおける抽
気蒸気を加熱源として工業用水等を蒸発させ、蒸気を得
る蒸気発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は汽力プラントにおける蒸気発生装
置を示す。同図において、高圧タービン１で膨張した蒸
気は高圧タービン排気管２を通して低圧タービン３に導
かれ再び膨張を遂げる。この間、蒸気の膨張で発電機４
が回され、電気出力が発生する。低圧タービン３が排気
された蒸気は復水器５内で凝縮され、復水として回収さ
れる。この復水は復水ポンプ６により抽出され、低圧給
水加熱器７を通して加熱され、給水ポンプ８に送水され
る。さらに給水ポンプ８で昇圧された復水は給水として
高圧給水加熱器９を通して加熱され、給水管10によりボ
イラ11に供給される。ボイラ11で加熱された給水は蒸気
となり、主蒸気管12を通して高圧タービン１に送られ
る。ところで、汽力プラントから蒸気供給プラント等に
蒸気を供給するには所望の抽気点圧力を有する抽気蒸気
をシェルアンドチューブ形蒸発器に導いて蒸気を得るよ
うに構成される。たとえば、加熱蒸気は抽気管13を蒸発
器14に、また用水タンク15からの用水は供給ポンプ16に
より用水管17を通して蒸発器14にそれぞれ供給され、そ
こで熱交換によって蒸気が生成されるようになってい
る。なお、図中、符号18は蒸気管であって、需要先と結
ばれる。また、符号19はドレン管であって、復水器５と
接続される。

【０００３】一方、図４は上記の蒸発器14の一例を示し
ている。抽気管13を通して蒸発器胴20の上部に導かれた
蒸気は、入口蒸気室21に導かれ伝熱管22内を通り、凝縮
水と蒸気の２相流となり、出口ドレン室23を経てドレン
管19を通して復水器５に排出される。一方、用水管17を
通して蒸発器胴20下部に導かれた用水は伝熱管22の外面
に接触し、そこで蒸発する。この蒸気は蒸気管18を通し
て需要先へ供給される。なお、図中符号24を支え板を示
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、用水管17に
より蒸発器胴20内に流入する用水はカルシウムイオン、
マグネシウムイオン、ケイ素イオンおよび固形物等の不
純物を含んでいる。工業用水によらない場合は水処理さ
れた純水が利用されるが、この場合、脱塩装置およびろ
過器等の水処理用設備を設置する必要があり、設備費、
運転管理費が大きくかさむことになる。工業用水の使用
はこうした費用が発生しない利点はあるものの、上記不
純物が蒸発器胴20内で濃縮され、伝熱管22の外面にこび
り着いてしまう。この伝熱管22の外面にこびり着いた強
固な汚れは運転中または短期間停止中に除去することが
不可能であり、これを除去するには１週間以上の停止期
間のある定期点検期間中に化学洗浄等に方法により取除
かねばならない。

【０００５】しかし、定期点検を待って伝熱管22の外面
の汚れを除去するのでは、その間伝熱性能の低下したま
まの運転を強いられる。また、不純物の付着量が多い場
合には、化学洗浄等を実施する必要があり、多くの手間
がかかる。また、伝熱性能が低下したままでは蒸気供給
量を確保することができなくなる虞れがあり、蒸発器14
の伝熱面積を予め大きく設計する等の対策を考えねばな
らず、経済性が損なわれる。

【０００６】さらに、カルシウム、マグネシウム等の析
出防止剤等を工業用水中に注入することにより伝熱管22
の外面の付着量を減らすことも可能であるが、薬剤注入
装置、水処理装置を設ける必要があり、有効な対策とな
っていない。また、キャリオーバにより需要先まで薬剤
が運ばれるケースもあり、蒸気の品質を下げる原因とな
る。本発明の目的は蒸発器の伝熱管の汚れを最小にして
常に高い伝熱性能を維持することのできる汽力プラント
の蒸気発生装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、蒸気タービンと、加熱される用水を伝熱管
内面に、加熱用蒸気を伝熱管外面にそれぞれ導いて伝熱
面を隔てて接触させて蒸気を得る蒸発器と、生成蒸気を
受け入れて蒸気と水とに分離して回収する気水分離器と
を備え、用水を用水タンクから蒸発器へ供給ポンプを介
して送り、加熱用蒸気を蒸気タービンから抽出して蒸発
器へ供給し、生成蒸気を蒸発器から気水分離器に供給
し、分離ドレンを気水分離器から供給ポンプの吸込側に
送るようにそれぞれの経路を結ぶことを特徴とするもの
である。

【０００８】

【作用】本発明によれば、たとえば工業用水等を伝熱管
内面側に導入するようにしたので、伝熱管の入口付近の
加温部管内では低流速（約 0.5ｍ／ｓ以上）でありなが
ら、水の流れに沿った任意の点の伝熱管内では沸騰によ
り蒸気と水の２相流となり、高流速（５〜50ｍ／ｓ）と
することができる。これにより不純物が堆積しにくい環
境とすることが可能である。

【０００９】一方、伝熱管内の水は水の流れに沿った任
意の点で２相流（蒸気と水）となり、水側における不純
物は伝熱管入口部より濃縮される。２相流の状態で伝熱
管を出た混合気は不純物を含んだ状態で気水分離器に導
かれ、不純物は水相側に貯まる。さらに、この水は蒸発
器に入る経路を再循環することになるので、さらに濃縮
する傾向にあり気水分離器またはそれ以降の用水供給経
路の接続部までの間で一部系統外へ排出し、ブロー量分
を蒸発器の入口で流量が一定になるように用水を補給
し、濃縮を調整する。

【００１０】以上により運転中においては、堆積にする
不純物は抑制されるが、濃縮による不純物の付着はある
ので、伝熱管内面側の汚染防止対策として化学洗浄、ジ
ェット洗浄、ボール洗浄、ブラシ洗浄等を汚れ量に応じ
て選択し、所定時間これを実施することにより容易に不
純物を除去することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明による汽力プラントの蒸気発生
装置の実施例を図面を参照して説明する。なお、図３お
よび図４に示される従来例と同一の構成部分については
同一の符号を付してその説明を省略する。

【００１２】図１において、符号31は伝熱管外面側に加
熱蒸気管13を接続し、内面側に用水を導く用水管17を接
続した蒸発器である。蒸発器31で発生した蒸気と水の２
相流を導入する気水分離器32を設ける。発生した蒸気は
需要先へ蒸気管18により供給する。ドレンは分離ドレン
戻り管33で用水系に戻される。なお、符号34は気水分離
器連絡管、符号35は濃縮防止を考慮したブロー管を示
す。図２は蒸発器31の詳細を示すもので、符号36は入口
水室37は出口蒸気室を示す。次に、上記構成によるとこ
ろの作用を説明する。

【００１３】用水を用水管17により入口水室36に導き、
伝熱管22内に導入する。伝熱管22の入口付近の加温部に
おける流れは低流速（約 0.5ｍ／ｓ以上）であり、一
方、加熱蒸気管13で導入された蒸気で加熱されるため、
水の流れに沿った任意の点の伝熱管22内では水が沸騰す
る。このため、蒸気と水の２相流の流れが高流速（５〜
50ｍ／ｓ）となる。この任意の点における汚れは伝熱管
22の入口部より濃縮されることになるが、上記のように
２相流であり高流速であることから、内面で堆積しにく
くなる。連絡管34で気水分離器32に導入された２相流は
不純物を含んだ状態であり、気水分離器32内で分離さ
れ、不純物は分離ドレン戻り管33により用水管17に導か
れ、蒸発器31内に再循環する。従って、再循環による濃
縮が進まないように気水分離器32に接続したブロー管35
により系統外へ一部排出し、このブロー量分を蒸発器31
の入口で流量が一定となるように用水を補給する。

【００１４】上記のやり方で、用水の不純物の濃縮を防
止し、さらに伝熱管22の内面への堆積に対しても流れを
高流速に保って堆積しにくい条件をつくって、不純物の
付着量が増すのを抑制する。

【００１５】伝熱管22の外面側は凝縮側であり、凝縮水
中の不純物が濃縮しないこと、またタービン抽気蒸気は
水処理された純水を用いているので、不純物が少ないこ
とから、外面での付着量を最少にすることができる。

【００１６】このように本実施例によれば、不純物を含
む用水を用水管17により蒸発器31に導びいて伝熱管22を
流動させることから内面側で蒸発が起こり、外面側の不
純物の堆積に比べて濃縮しにくくなり、しかも高速流と
なることから不純物が付着しにくくなる。

【００１７】さらに、洗浄方法は従来技術における外面
側の汚れを取るために行う化学洗浄の他にジェット洗
浄、ボール洗浄、ブラシ洗浄等が状況に応じて適用可能
となる。

【００１８】一方、内面側の洗浄についても従来技術で
は伝熱管22の外面を洗浄する場合、蒸発器を停止させ、
水を抜いてた後に薬品を投入し、付着物が落ちるまで保
管しておき、汚染された水を水処理して排出した後に、
必要水位まで水漲りを行う化学洗浄方式が用いられてい
たが、本実施例によるとこの他にジェット洗浄、ボール
洗浄、ブラシ洗浄等が状況に応じて適用可能であり、停
止期間を最少にすることができる。かくして伝熱性能の
低下は不純物の付着量が少なくなるので、最少とするこ
とができる。これにより蒸発器31の伝熱面積を最少にす
ることができる。さらに、析出防止剤等の薬品を投入す
る必要がないので、水処理等の必要がなく、環境保護上
も有利となる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は蒸気生成の
ための用水を用水タンクから蒸発器の伝熱管内面に導入
し、加熱用蒸気を蒸気タービンから抽出して蒸発器の伝
熱管外面に導いて伝熱面を隔てて接触させるようにした
ので、伝熱管内で用水の沸騰が起こり、蒸気と水の２相
流が生じて高流速とすることができ、内面での不純物の
堆積を最小に保つことが可能である。したがって、本発
明によれば、蒸発器の伝熱性能を常に高く維持できると
いう優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による汽力プラントの蒸気発生装置の一
実施例を示す系統図。

【図２】図１の蒸発器および汽水分離器の構成図。

【図３】従来の蒸気発生装置を示す系統図。

【図４】従来の蒸発器の構成図。

【符号の説明】

１…蒸気タービン 13…加熱蒸気管 17…用水管 31…蒸発管 32…気水分離器 33…分離ドレン戻り管 34…気水分離器連絡管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸気タービンと、加熱される用水を伝熱
   管内面に、加熱用蒸気を伝熱管外面にそれぞれ導いて伝
   熱面を隔てて接触させて蒸気を得る蒸発器と、生成され
   る蒸気を受け入れて蒸気と水とに分離して回収する気水
   分離器とを備え、用水を用水タンクから前記蒸発器へ供
   給ポンプを介して送り、加熱用蒸気を前記蒸気タービン
   から抽出して前記蒸発器へ供給し、生成蒸気を前記蒸発
   器から前記気水分離器に供給し、分離ドレンを前記気水
   分離器から前記供給ポンプの吸込側に送るようにそれぞ
   れの経路を結ぶことを特徴とする汽力プラントの蒸気発
   生装置。