JPS6124633B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば復水式蒸気タービンプラントの
復水器における空気抽出装置の改良に関するもの
であり、その目的は巧みに構成により余分なエネ
ルギの消費、余分な運転コストを要することなく
冬期時など周囲雰囲気の気温が低い際にも空気エ
ゼクタの性能低下を未然に防止できるようにした
点にある。

復水器蒸気タービンプラントでは、タービンで
仕事を終えた蒸気を復水器に導き、冷却水により
凝縮復水させることが行われている。この場合に
復水器内の圧力は冷却水の条件にもよるが、いわ
ゆる真空領域になる。従つてタービンの運転に先
立つて低圧タービン、復水器内などの残留空気を
抽出排気し、またタービン運転中には蒸気ととも
に流れ込んだり、その他外部より漏れ込んで来る
主として空気である不凝縮性ガスを絶えず復水器
より抽出排気する必要がある。これらの不凝縮性
ガスはそのまま放置しておけば復水器の伝熱性低
下、真空度の低下を招くことになる。このために
次に述べる如き空気抽出装置が一般に装備されて
いる。即ち第１図を援用して説明するに、１は蒸
気タービン、２は発電機、３は復水器であり、こ
の復水器３に対して真空ポンプ装置４が復水器３
より導出された空気抽出配管５を介して配管接続
されている。このうち真空ポンプ装置４は第２図
の如く前置の空気エゼクタ６と、後置の真空ポン
プ７、および気水分離器８との組合わせから構成
されている。空気エゼクタ６は周知の如くエゼク
タ駆動空気が矢印Ａの如く導入、噴出されるノズ
ル９とデイフユサ１０よりなり、駆動空気をノズ
ル９より噴出させることにより復水器３より抽出
され配管５を介して空気エゼクタ６へ導かれる空
気と蒸気との混合気を矢印Ｂの吸込み、デイフユ
ザ１０を通じて後置の真空ポンプ７へ向け予圧縮
させる。一方真空ポンプ７は例えばエルモポンプ
と呼称されてよく知られた水リング式真空ポン
プ、或いは他の形式の真空ポンプとしてなり、前
置の空気エゼクタ６で予圧縮された混合気を更に
大気圧まで等温圧縮して気水分離器８へ吐出す。
気水分離器８では混合気を空気と水に分離し、分
離された空気は外部へ排出され、一方水滴はドレ
ンされるとともに一部は水リング式真空ポンプの
シール水として利用される。また上気分離された
空気は空気エゼクタ６の駆動空気としても利用さ
れる。なお空気エゼクタ６と真空ポンプ７との相
互連けい運転制御についてはよく知られるところ
であり、ここでは省略する。

ところで上記の空気抽出装置、特にその空気エ
ゼクタ６に関して、冬期など周囲温度が低い際に
は運転中に空気エゼクタの能力が著るしく低下し
作動不良を生じることがあつた。この作動不良の
原因を分析した結果、その原因は空気エゼクタ６
におけるノズル９の外周域、あるいはデイフユザ
１０の内周域に氷が堆積付着するためこれはノズ
ル９からの駆動空気の噴出による断熱膨張により
空気エゼクタ６の内方が極度に低温化し、このた
めに復水器３より抽出されて混合気の保有する熱
量との熱バランスがくずれ、混合気に含まれる蒸
気の水分が凍結するものであり、この考えに基づ
き凍結防止対策として第２図における符号１１と
して示す電熱ヒータをノズル９、およびデイフユ
ザ１０に付設して凍結を防止する方式が従来既に
実施化されている。しかしながら電熱ヒータ１１
を付設することはその制御装置を含めて設備費を
高めるのみならず、余分な電力の消費、余分な運
転コストの増加を招くことになり、元来空気エゼ
クタのもつ構造、保守性が簡易である利点を損な
う結果となつていた。

かかる点にかんだ本発明は、従来の電熱ヒータ
設置方式と較べて電力消費を要することなく、し
かも空気エゼクタを周囲温度が低温化する冬期時
の苛酷な条件にもかかわらず常に正常に作動させ
ることができる巧みな構成の空気抽出装置を得よ
うとするもので、次に述べる考察結果を基礎とし
てなされたものである。即ち空気エゼクタ６にお
ける前述の凍結現象は、従来ではノズル９より超
音速で噴出する駆動空気が大気圧より真空域にま
で断熱的に膨張するために、駆動空気は急速に極
低温になり、空気エゼクタ６内における周囲の水
分を凍結させるものと考えられていた。しかしな
がら復水器３より抽出する混合気とエゼクタ駆動
空気との熱的バランス関係について詳細に考察す
るに、例えば25mmHgabsにおいて毎時約25Kgの空
気を抽出する場合について試算したところによれ
ば、この場合に復水器３より抽出される混合気は
復水器３内における空気分圧および蒸気分圧との
関係から約25Kg／時の空気と、約56Kg／時の水蒸
気の割合となり、ほぼ常温域である前記混合気が
保有する熱容量は約3.14×104cal／時となる。こ
れに対し前記の混合気量を吸引排気させるために
要する空気エゼクタ６の駆動空気量はほぼ100〜
200Kg／時程度であり、この駆動空気量をノズル
９より超音速で噴出させる際の断熱膨張に伴なう
冷却熱量は高々数千Kcal／時に過ぎない。しか
も水蒸気、水のエンタルピ、水蒸気を水、および
水を氷に変るに要する潜熱を考慮して計算すれ
ば、前記の駆動空気による冷却熱量は僅かに混合
気に含む水蒸気の約10〜20％程度を凝縮させるに
過ぎない。また実際の運転で不均一な混合気と駆
動空気との混合流により局部的に過冷凍結を生じ
たとしても、空気エゼクタ６の機能を不能にする
程の影響が与えられることはない。それ故通常の
運転状態にあれば周囲温度の低い冬期でも復水器
３から抽出された状態のまま混合気が空気エゼク
タ６へ導入される限り、エゼタク駆動空気の断熱
的な膨張、つまり空気エゼクタ６自身の作動によ
り復水器３から抽出される水蒸気が凍結されるこ
とがないことが判明された。かかる点から本発明
者が更に進めた結果、凍結現象発生の原因は復水
器３と空気エゼクタ６との間を結ぶ空気抽出配管
５にある結論を得た。即ち空気抽出配管５は復水
器設備のレイアウトによつても異なるが、火力発
電プラントなどではその配管長が40m近くにも及
びことがある。しかも冬期の夜貫など低温外気の
寒風が所内に吹き込む場合などには、前記の抽出
配管５は低温の周囲温度にさらされることにな
る。例えば今抽出配管５が気温９℃、風速10mの
寒風にさらされると仮定した場合に、復水器３か
ら抽出される混合気の抽出温度が約20℃である
と、周囲雰囲気との温度差によつて放熱が生じ、
このために混合気が長い抽出配管５内を通流する
過程で混合気中に含まれる水蒸気の約35％が空気
エゼクタ６へ吸込まれる以前の段階で凝縮復水さ
れることになる。しかも抽出配管５の途中で凝縮
した復水は、途中でドレンを抜く手段を講じて
も、そのかなりの部分が空気エゼクタ６へ吸込ま
れる。この結果混合気の保有する熱容量は空気エ
ゼクタ６内へ導入された点で先述の定常運転時の
試算値より大幅に減少することに加え、更に前記
の如く空気エゼクタ６へは低温の凝縮水が流入す
ることになり、エゼクタ駆動空気の断熱膨張によ
る冷却作用でノズル９、およびデイフユザ１０の
周域に凍結が生じ、この氷の堆積によつて空気エ
ゼクタ６の機能が著しく低下して作動不良とな
る。

本発明は上記の考察の結果を基礎としてなされ
たものであり、本発明によれば復水器と空気エゼ
クタとの間を結ぶ抽出配管に保温層を備えた配管
として構成される。これによりもはや従来方式に
よる電熱ヒータを省略しつつ空気エゼクタにおけ
る凍結防止の初期の目的が良好に達成できる。

次に本発明を図示実施例について説明する。第
１図において復水器３から導出されて空気エゼク
タ６との間を結ぶ空気抽出配管５の外周全域には
符号１２で示す如き保温材が被覆して施こされて
いる。この保温材１２は第３図の如く例えば空調
分野で通常用いられている例えばグラスウールや
発泡樹脂などを配管５の外周に巻装するか、或い
は貼付けて施工される。これにより抽出配管５は
保温層を備えた配管として構成される。また保温
性塗料を抽出配管５に塗布することもできる。そ
のほか配管５を２重パイプとして混合気通路の外
周に空気断熱層を形成させた保温構造の配管を採
用するなど、適宜の手段で保温層を施すことがで
きる。

上記の構成によれば空気抽出配管５の保温性が
高められ、厳冬期の下で低温外気にさらされる苛
酷な特殊条件でも、復水器３から抽出される混合
気中の水蒸気が空気エゼクタ６へ致達する途中過
程で凝縮復水することがほとんどない。従つて充
分な熱容量を保有したまま混合気が空気エゼクタ
６へ吸込まれることになり、エゼクタ駆動空気の
断熱膨張による冷却作用を受けるにもかかわらず
過冷却状態にまで達せず、水蒸気がノズル９、デ
イフユザ１０域で凍結することを確実に防止でき
る。しかも従来方式の如く電熱ヒータを一切用い
ることがないで余分な電力消費もなく、省エネル
ギ化が得られるとともに余分な運転コストも生じ
ない。加えて保温層の施工も簡単に実施できるな
ど、故障の恐れもなく空気エゼクタのもつ利点を
充分に生しつつ空気エゼクタの性能維持に優れた
効果をを奏することができる。

なお図示例は蒸気タービンプラントについて示
したが、本発明はそのほかに復水器を使用する
種々なプラントに対しても実施適用できることは
勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図復水式蒸気タービンプラントにおける本
発明実施例の構成配置図、第２図は従来における
凍結防止策を施した真空ポンプ装置の構成略示
図、第３図は第１図における空気抽出配管の矢視
―拡大断面図である。 １：蒸気タービン、３：復水器、４：真空ポン
プ装置、５：空気抽出配管、６：空気エゼクタ、
７：真空ポンプ、８：気水分離器、１２：保温層
としての保温材、Ａ：エゼクタ駆動空気流、Ｂ：
復水器から抽出された混合気流。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 復水器に復水器より導出された空気抽出配管
   を介した空気エゼクタおよび後置の真空ポンプと
   の組合わせからなる真空ポンプ装置を接続し、復
   水器に流入する空気を含む水蒸気との混合気を復
   水器より抽出して系外に抽出させる空気抽出装置
   において、復水器と空気エゼクタ入口との間を結
   ぶ空気抽出配管が周囲への放熱を抑制する保温層
   を備えた配管としてなることを特徴とする復水器
   設備における空気抽出装置。