JPS5920955B2 - 直接接触式復水器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、地熱発電プラノ、ト等に使用される直接接触
式復水器に係り、特に不凝縮ガス冷却部の改良に関する
。

近時省資源、資源の有効利用の見地から地熱エネルギー
を利用する地熱発電プラントへの関心が高まり、地熱発
電プラントの建設基数は増力口の傾向にあり、またその
単機容量も増大している。

上記地熱発電プラントにおいては、タービン排気を復水
してその復水を回収する必要がないので、復水器として
、タービン排気と冷却水を直接接触させて蒸気を凝縮さ
せる直接接触式復水器が用いられている。

直接接触式復水器は、ノズルによる圧力噴射や細孔多孔
板による水滴の自然落下等を利用して冷却水を分散微粒
化し、その微粒化した冷却水に蒸気を直接接触せしめて
蒸気の潜熱を奪い、蒸気を復水するとともに冷却水を昇
温させる作用を行なうものである。

また地熱発電プラントにおいては、タービン排気中には
ＣＯ２、Ｈ２Ｓ等を成分とする多量の不凝縮性のガスが
含まれているため、復水器内の不凝縮ガスを器外へ排出
させるためには大容量のエゼクタやコンプレッサ等のガ
ス抽出装置を付設する必要がある。

さらに復水器の性能を安定的に良好に保つためには、蒸
気および不凝縮ガスの流れを均一にして、冷却水に対し
て蒸気および不凝縮ガスが均一状態で接触させることが
必須条件である。

しかしながら従来の復水器では、第１図に示すように復
水器本体１内に、不凝縮ガス抽出通路が設けられておら
ず、したがって復水器本体内の蒸気およびガスは出口管
９に向かって直接流れるため、蒸気およびガスの流れ抵
抗は、ガス出口管９に近い部分Ａと遠い部分Ｂとでは、
遠い部分Ｂの方が大きく、したがってガス冷却部を流れ
る蒸気およびガスの流量はガス出口管９に近い部分で多
く、遠い部分で少なくなり、その結果ガス出口管９に近
い部分と遠い部分では蒸気およびガスの流量に不均一が
生じ、冷却水と蒸気およびガスの器内全域にわたっての
均一でかつ有効な熱交換が行なわれないことになる。

本発明は上記した点に鑑みて、ガス冷却部の下流側に不
凝縮ガス抽出通路を設け、その不凝縮ガス抽出通路のガ
ス冷却部側壁面に通過する不凝縮ガスの流量が一定とな
るように開口面積を漸次変化させた抽出口をガスの流れ
方向に多数設け、これによって復水器内の蒸気およびガ
スの流れが器内全域にわたって均一になり冷却水とター
ビン排気の効果的熱交換を行なわしめるとともに復水器
内の真空を安定的に良好に保ち得る直接接触式復水器を
提供することを目的とする。

以下本発明の実施例を図面につき説明する。

第２図において符号１は、復水器本体であって、その復
水器本体内部には、隔壁２ａ 、２ｂによって上下方向
に延びる蒸気通路３が形成されている。

また上記蒸気通路３の出口端より下方でその通路３に対
向するように受は板４が配設されている。

そして上記隔壁２ａおよび２ｂと復水器本体壁との間に
左右一対の冷却部５ａおよび５ｂがそれその画成されて
いる。

上記冷却部５ａは、冷却水分配トレイ６ａにより上下２
室７ａ、８ａに分割され、上側室１ａには冷却水入口管
９ａが連結されている。

上記分配トレイ６ａには、冷却水の流れ方向に沿って複
数列の孔１０ａが配設されていて、入口管９ａから上側
室１ａに供給された冷却水を孔１０ａを介して下側室８
ａに滴下する。

一方上記下側室８ａの中間位置には複水器本体１の側壁
１ａから水平方向に延び前記孔１０ａを越える分配トレ
イ１１ａが連接されており、またその分配トレイ１１ａ
の上面に垂設した垂直壁１２ａと側壁１ａとの間に不凝
縮ガス抽出通路１３ａを画成している。

その抽出通路１３ａの出口側にはガス出口管１４ａが連
結されている。

さらに上記分配トレイ１１ａの前記孔１０ａの直下位置
に冷却水貯留部１５ａが形成されている。

上配貯留部１５ａの底部にも孔１６ａが列設されていて
貯留部１５ａに貯留された冷却水を下方に滴下させる。

他方前記隔壁２ａの下端には水平方向に側壁１ａに向か
２て延びる分配トレイ１γａが連設されており、その分
配トレイ１７ａにも前記分配トレイ１１ａと同様に孔１
８ａが設けられている。

また復水器本体１の下部には復水溜１９が形成されてい
て、その復水溜１９に貯留された復水け、冷却水出口管
２０を通って器外に排出される。

さらに前記冷却部５ｂも前記冷却部５ａと同様に孔１０
ｂを有する冷却水分配トレイ６ｂにより上下２室７ｂ、
８ｂに分割され上側室１ｂには冷却水入口管９ｂが連結
されている。

また上記下側室８ｂにも分配トレイ１１ｂが配設され、
その分配トレイ１１ｂに垂設した垂直壁１２ｂと側壁１
ｂとの間に不凝縮ガス抽出通路１３ｂを画成している。

その抽出通路１３ｂの出口側にはガス出口管１４ｂに連
結されている。

上記抽出通路１３ａ 、１３ｂを画成するための垂直壁
１２ａ、１２ｂには、それぞれ冷却部の下側室８ａ、８
ｂに開口した抽出口２１ａ、２１ｂが穿設されている。

各抽出口２１ａ、２１ｂは第４図に示すように蒸気およ
び不凝縮ガスの流れ方向すなわちガス出口管１４方向に
沿って漸次面積が減少した矩形またはそれに類する形状
となっており、各々の抽出口を通る不凝縮ガスの流量が
一定になるように設定されている。

すなわち抽出口の開口面積をＡとし、不凝縮ガ； ス抽
出通路１３ａへ流入するガスの量をＱとすると、 Ｑ’−Ｃ，Ａ、ｉの関係式が成立する。

ここにおいて、Ｃ：流量係数 ｇ：重力力ロ速度 △Ｐ：抽出ロ前後の差圧 一方下・凝縮ガス通路内での流量は Ｑ２ ＝Ｑｔ ＋Ｑとなる。

ガスの流速は通路の断面積が全長にわたって一定とする
と、Ｖ２〉Ｖｌ となる。

ここにおいてＱｌ、Ｐｌ、Ｖｌは抽出口より上流側の検
査位置１１におけるガス量、静圧、流速であり、Ｑ２
、Ｐ２ 、Ｙ２は抽出口より下流側の検査位置Ｉ２にお
けるガス量、圧力、流速、を示す。

また第４図に示す状態において、運動量保存の法則を適
用すると、 ただし Ｋ：回復係数 上記式において抽出口に対して下流側の流速ｖ２は上流
側の流速ｖ２より大きいから、下流側の静圧Ｐ２は上流
側の静圧Ｐ１ より小さくなる。

すなわちガス抽出通路１３ａ、１３ｂ内における静圧は
垂直壁に開設した抽出口の上流側および下流側において
抽出口よりガスが流入するたびに異なる値となり、した
がってガス抽出通路全長にわたっていえば、下流側のガ
ス出口管９ａ、９ｂの近くで静圧が低くガス出口管の反
対側で静圧が高くなる。

なお上記説明では不凝縮ガス抽出通路内における圧力損
失を無視しているが、その圧力損失によるガス出口管側
に向う静圧の低下量は前記静圧の回復量に比較して無視
し得る程度の小さい値である。

以上要するに垂直壁１２ａ、１２ｂに設けた抽出口２１
ａ、２１ｂは、蒸気およびガスの流れ方向に、多数配置
されており、それら抽出口２１ａ。

２１ｂは、高さ方向の寸法を同じにして、巾方向の寸法
を可変することで開口面積Ａを変化させている。

上記抽出口の開口面積はこれに最も近い抽出口の開口面
積との間に、前記抽出口前後の差圧△Ｐに対応して流量
Ｑが一定になるような面積差をもって変化している。

しかしてタービンで仕事をした蒸気２２は復水器本体１
内へ流入し、蒸気通路３を通って受は板４に当る。

すると蒸気２２は受は板４によって左右に分流し分流し
た蒸気の一方Ｓ１は、分配トレイ１７ａの孔１８ａを通
って落下する冷却水と直接接触して一部凝縮される。

残りの蒸気は冷却部５ａの下側室８ａに導かれ、ここに
おいて分配トレイ１１ａの孔１６ａを通って落下する冷
却水と直接接触して一部凝縮される。

さらに残りの蒸気は、上側室の方向に導かれ、分配トレ
イ６ａの孔１０ａを通って落下する冷却水と直接接触し
て熱交換を行ない凝縮される。

上記冷却部５ａを通る際に、凝縮されなかった蒸気中に
含まれる不凝縮ガスは、垂直壁１２ａに設けた各抽出口
２１ａを通って不凝縮ガス通路１３ａに導かれる。

各抽出口２１ａは、そこを通る不凝縮ガスの流量が一定
になるように開口面積が定められているので、ガス冷却
部５ａにおける蒸気およびガスの流れは均一となり、ガ
ス冷却部５ａの圧力は一定となる。

続いて不凝縮ガス通路１３ａに導かれた不凝縮ガスは、
ガス出口管１４ａ方向に導かわ、ガス出口管１４ａから
復水器外へ排出される。

また分流した蒸気の他方Ｓ２は、前記分流した蒸気Ｓ１
と同様に落下する冷却水と直接接触して一部凝縮さ
れ残りの蒸気は冷却部５ｂの下側室８ｂに導かれ、ここ
において落下する冷却水と直接接触して一部凝縮される
。

そして冷却部５ｂにおいて凝縮されなかった不凝縮ガス
は垂直壁１２ｂに設けた各抽出口２１ｂを通って不凝縮
ガス通路１３ｂに導かれる。

各抽出口２１ｂは前記抽出２１ａと同様に、その抽出口
を通って不凝縮ガス通路１３ｂに流出する流量が一定に
なるように開口面積が定められている。

不凝縮ガス通路１３ｂに導かれた不凝縮ガスは、ガス出
口管１４ｂ方向に導かれ、ガス出口管１４ｂから復水器
外へ排出される。

他方冷却水は、冷却水入口管９ａを通って上側室７ａに
導かれ、分配トレイ６ａに設けた孔１０ａを通って落下
し、そこで蒸気および不凝縮ガスと熱交換を行ない蒸気
を凝縮きせかつ不凝縮ガスを冷却させ、温度上昇した冷
却水は分配トレイ１１ａの冷却水貯留部１５ａに貯留さ
れる。

貯留された冷却水は分配トレイ１１ａの孔１６ａを通っ
て落下しそこで蒸気および不凝縮ガスと熱交換を行ない
、分配トレイ１７ａに導かれその分配トレイ１７ａの孔
１８ａを通って落下する。

分配トレイ１７ａを通って落下した冷却水は、受は板４
で分流した蒸気を凝縮させて復水器下部の復水溜り１９
に集められたあと、冷却水出口管２０から器外へ排出さ
れる。

以上述べたように本発明によれば、各抽出口を通るガス
の流量が同じになるから、復水器内の蒸気およびガスの
流れは器内全域にわたって均一となり、冷却水とタービ
ン排気の効果的な熱交換が行なわれ、復水器内の真空は
安定的に良好に保たれるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、復水器のガス冷却部における流れの分布を示
す説明図、第２図は直接接触式復水器の断面図、第３図
は第２図と直交する方向の断面図、第４図は不凝縮ガス
抽出通路の一部を示す図である。 １・・・復水器本体、３・・・蒸気通路、５ａ、５ｂ・
・・冷却部、１２ａ・・・垂直壁、１３ａ・・・抽出通
路、２１ａ・・・抽出口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 不凝縮ガス冷却部の下流側に、不凝縮ガス抽出通路
   を設けるとともに、その抽出通路と不凝縮ガス冷却部と
   を仕切る壁部に抽出通路を通るガスの流れ方向に開口面
   積を漸次減少させた複数の抽出口を穿設し、前記各抽出
   口から不凝縮ガス抽出通路に流出する不凝縮ガスの流量
   を一定にしたことを特徴とする直接接触式復水器。