JPS6136121B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸気発生装置に関し、特に水分離器の
排水口から給水タンクに至るまでの構成を改良し
た蒸気発生装置に関する。

西独特許第802458号明細書には、本発明に関連
の深い蒸気発生装置が開示さており、この装置に
おいては分離器から出たすべての水が単一の第１
調整弁に導かれ、該調整弁は前記分離器内の水位
を一定の高さに保持するようになつている。前記
分離器の排水管には前記第１調整弁の直ぐ下流
に、弁を備えた分岐管が連結され、該分岐管は必
要に応じ分離器から出た水を通し得るようになつ
ている。この蒸気発生装置の欠点は、第１調整弁
及び分岐管の弁の合計断面積を非常に大きくしな
ければならないことである。また、第１調整弁で
大きな圧力低下があると分岐管内に気泡が発生
し、分岐管の弁にキヤビテーシヨン侵食が生ずる
ことになる。

本願の目的は前記の如き欠点を排除することで
ある。この目的は特許請求の範囲第１項に記載さ
れた特徴によつて達成される。この時得られる追
加的利点は、給水タンクに至る管の中に位置する
第１調整弁を小さくすることによつて、該給水タ
ンク上に配置された安全吹出し装置の断面も相当
小さくなると言うことである。さらに前記吹出し
装置から大気に導かれる吹出し管を小さくするこ
とによつて別の利点が得られる。本発明の回路に
よる時は装置を始動する場合に分離器内に生じる
水の大部分を分岐管によつて排出せねばならぬ。
始動時においては普通分離器内の水が不純物を含
むようになるから、蒸気発生装置の水の中に含ま
れている不純物の濃化を阻止し得ると言う利点が
得られる。

特許請求の範囲第２項の回路の特徴によつて得
られる利点は、分岐管を通つて流出する水（すで
に脱塩された）が失われないということである。
前述の不純物はコンデンサと給水タンクとの間に
配置された凝縮水浄化装置によつて取り除かれ
る。

特許請求の範囲第３項の特徴によれば、第１調
整弁の大きさを一度選択すれば復帰した水と共に
熱交換器から搬出される熱エネルギーの大部分が
回収される。

特許請求の範囲第４項による設計は本発明の利
点が好適に得られる分野を示している。

特許請求の範囲第５項記載の特徴によれば、熱
交換器の大きさを費用の全体に対して最適となし
得ることによつてさらに節約が行われる。

特許請求の範囲第６項による汽水分離器の接続
によれば、コンデンサが保護される。分離器は周
知の如く噴射冷却器を有している。

特許請求の範囲第７項の配置によれば、水分離
器に対する水位表示器は一つで間に合う。

特許請求の範囲第８項の設計によれば、本発明
は常態運転において前記分離器が乾いた状態で作
動するような設備に使用することができる。

特許請求の範囲第９項の接続によれば全負荷時
において分離器が乾燥するような場合に対して安
全吹出し装置を相当小さくすることができる。

特許請求の範囲第１０項による凝縮水分離装置
（蒸気トラツプとも称される）は周知の分離機
構、すなわち水は工合良く通すが蒸気は通さない
機構である。この装置は給水タンク内に蒸気の入
るのを阻止するための信頼し得る、かつ値段の妥
当な手段となることが実証されている。

次に添付図面によつて本発明の実施例を説明す
る。

第１図に示される如く給水タンク１からは、給
水ポンプ３および二つの高圧予熱器４，５を有す
る給水管２が熱交換器６の二次側を通り、さらに
蒸気発生器１１のエコノマイザ１０に延びてい
る。エコノマイザ１０の出口は管１４を通して蒸
発器１５の入口に連結され、該蒸発器は燃焼室１
６の壁管を形成している。この燃焼室１６にはバ
ーナ１７が開口している。前記蒸発器１５の端部
からは水分離器２０に至る管が延び、該水分離器
はその下方に分離された水に対する出口２１を有
し、かつ上方には蒸気排出管２２が設けられ、こ
の管は過熱器２４に延び、該過熱器は燃焼室１６
の上方空間内の蒸気発生器の中に配置されてい
る。前記過熱器２４の端部から発出する生蒸気管
３０は弁３１を通つてタービン３２に延び、この
タービンは同じ軸によつて発電機３３に連結され
ている。前記タービン３２の低圧端はホツトウエ
ル３６を有するコンデンサ３５に連結されてい
る。このホツトウエル３６から出た復水管４０は
第１コンデンサポンプ４１、復水浄化装置４２，
第２復水ポンプ４３および低圧予熱器４４を通つ
て給水タンク１の上に位置する脱気塔４５に延び
ている。給水タンク１の上には前記脱気塔になら
んで安全吹出し装置４７が設けられ、本例の場合
はこの装置は安全弁として示されている。なお給
水タンクの上に圧力表示装置（図示せず）を設
け、高圧予熱器４，５の抽気蒸気管内に位置する
弁に作用をおよぼし熱交換器６の入口における給
水温度の影響によつて給水タンク内の蒸気圧力が
調整されるようになすことができる。

水分離器２０の出口２１からは排水管５０が熱
交換器６の一次側、逆止弁５１および第１調整弁
５２を通つて給水タンクに復帰している。この排
水管５０には熱交換器６と第１調整弁５２との間
において、本例の場合は前記逆止弁５１の上流に
バイパス管５５が連結され、該バイパス管は第２
調整弁５６を通つて汽水分離器５７に延び、この
分離器の蒸気出口５８はコンデンサ３５の蒸気室
に連結され、かつその排水口５９はホツトウエル
３６に連結されている。コンデンサ浄化装置４２
とコンデンサポンプ４３との間において復水管４
０から噴水管６０が分岐し、該噴水管は汽水分離
器５７の直前に位置するバイパス管５５内の噴射
個所に延びている。

分離器２０の中には第１水位計７０と、その上
に配置された第２水位計７１とが配置され、これ
ら水位計の出口はそれぞれ調整器７２，７３に連
結されている。調整器７２の出力は第１調整弁５
２に作用をおよぼし、かつ第２調整器７３の出力
は弁５６に作用をおよぼす。この場合前記調整器
は水位が上昇した時に先ず弁５２が開き、次に弁
５６が開き、水位が下降した時には先ず弁５６が
閉じ次に弁５２が閉じるように設計されている。
前記両方の弁の開放運動および閉鎖運動は相次い
で行われ、または重なるようになすことができる
が、二つの行程の間に遊びが生じるようになすこ
ともできる。

さらに第１図においては本発明のさらに発展し
た形として、前記出口２１と熱交換器６との間に
おいて、排水管５０に排水管７６を連結し、該排
水管７６が第３調整弁７７を通つて第２調整弁と
バイパス管５５との間に、または分離器５７の中
に直接開口するようになつている。この第３調整
弁７７は水位計７８により調整器７９を通して作
動される。弁７７に対する調整装置７８，７９は
調整弁５２，５６に対する前記調整装置と同様に
形成され、水位が上昇した時に第３調整弁が第３
位置において開放され、かつ水位が下降した時に
第１位置において閉鎖されるように設定されてい
る。

次に本装置の作動態様について説明するが、先
ず弁７７を有する排水管７６、水位表示器７８お
よび調整器７９がないものと仮定する。低温始動
は次のようにして行われる。

水は給水ポンプ３により給水タンク１から管
２，エコノマイザ１０，管１４および蒸発器１５
を通して分離器２０に供給される。この分離器内
の水位が上昇することによつて調整弁５２，５６
が開く。したがつて第１調整弁５２における圧力
差に対応して水の一部分がこの第１調整弁５２を
通つて給水タンク１に復帰し、残余の水は第２調
整弁５６を通つてコンデンサ３５に達する。次に
バーナを点火する。したがつて蒸気発生器１５内
に蒸気が発生し、これによつて分離器２０内に水
の強い噴流が導かれる。この時弁５６は全開し、
分離器２０の貯蔵容量がさらに大となる。さらに
始動行程が進めばボイラ内の圧力は上昇し、調整
弁５２，５６内の流動速度が増加する。給水ポン
プ３の吐出量が同じであれば、分離器内の水位が
低下するから調整弁５６が閉じ始める。排水管５
０を通つて復帰する水のエンタルピーによつて熱
交換器６内の給水は次第に加熱される。したがつ
て復帰水の中に含まれる熱の、次第に増加する部
分は熱交換器内において復熱し、かつ相当の部分
は給水タンクに復帰せしめられ、一方負荷が増加
すると共に、すなわちボイラの圧力が増加すると
共にコンデンサ３５に排出される熱は減少する。

上述の蒸気発生装置の作動態様をさらに具体的
に説明する。今、蒸気発生装置は最小負荷で作動
していると仮定する。このとき、蒸気発生器１１
には、定格負荷のときの流量の30％の流量の給水
が供給される。この値以下の給水量では、バーナ
１７の熱によつて蒸発器１５の加熱面が損傷する
恐れがある。蒸気発生器１１では、給水流量の半
分（定格給水量の15％）が蒸気となり、残りの半
分が水のまま水分離器２０に流入する。蒸気発生
装置が最小負荷で作動しているときの圧力と温度
の条件のもとでは、水分離器２０に流入する水の
流量の125％以上の排水は第１調整弁52を通過で
きないようにされている。すなわち、そのように
第１調整弁５２の寸法が定められている。換言す
れば、第１調整弁５２は、最大でも、定格給水量
の18.7％に相当する排水量しか通過させない。蒸
気発生装置が始動するときは、蒸気発生器に水が
供給されるがバーナ１７はまだ点火されていな
い。このときは、上述の定格給水量の30％の給水
量はすべて水のまま水分離器２０に流入する。し
かし、水分離器２０に流入した水は、全部は第１
調整弁５２を通ることができない。

ボイラがその最低負荷（たとえば定格負荷の15
％、このときの給水量は定格給水量の30％）に達
しかつ対応する圧力が得られるようになれば、調
整弁５２は分離器内において分離された水の全量
を搬出し得るようになる。分離器内の水位は弁５
６が閉じるようになるまで沈下する。したがつて
復帰した水の中に含まれる熱全体が復熱する。ボ
イラの出力がさらに増加すれば蒸発器出口におけ
る水分は減少する。分離器内の水位はさらに低下
し、この時調整弁５２も閉じることになる。最後
に分離器の中には軽く過熱された蒸気が流入し、
この蒸気はなお残つている水を蒸発させる。

前述の説明によつて明らかな如く、前記装置は
蒸発器に負荷が零からある限界値に達するまで
は、蒸発器にほぼ一定の給水量を供給し、この時
過剰の水は分離器から送還され、かつこの負荷以
上においては分離器が乾いた状態で運転される。
言うまでもなくこの回路は蒸発器が前記限界負荷
（たとえば30％）を越えてわずかな水分がある状
態において運転せんとする計画に対しても適して
いる。

弁７７を備えた配水管７６，水位表示器７８お
よび調整弁７９が存在しておれば、この装置は前
述の如き態様で作動するが、水分離器２０内の水
位が高い場合には水の一部分が排出管７６を通つ
て熱交換器６をバイパスし、直接コンデンサ３５
に流入するようになると言う相違がある。これに
よつて熱交換器６を小さく構成し得ると言う利点
が得られるが、反面その欠点として始動時のある
短い区間においては多量の熱がコンデンサの中で
失われると言うことを考慮に入れねばならぬ。排
出管７６に弁７７を設けることが経済的であるか
否かと言うことはこの装置の管理上の問題であ
る。

最低負荷で長時間運転される場合には、第１調
整弁５２を通して給水タンク１に復帰せしめられ
た熱が該タンク内の圧力を上昇せしめ、安全吹出
し装置４７がその吹出し圧力に達し、開かれるよ
うになる。このような吹出しを避けるためには、
高圧予熱器４５に至る抽出管内の弁に作用する圧
力表示器を設け、これによつて前記弁の何れか一
つまたは両方が絞りまたは閉鎖位置に動かされる
ようになすことができる。このようにすれば熱交
換器６の入口における給水温度は低下し、第１調
整弁５２を通つて給水タンク１に復帰する水は吹
出し装置４７を必要としないような値まで再冷却
されるようになる。

第２図には再び水分離器２０および調整弁５
２，５６，７７が示されている。分離器２０には
水位表示器７０，７１，７８の代りに単一の水位
表示器８０だけが配置されており、この水位表示
器の出力は３個の比例部材８１，８２，８３に作
用し、該比例部材の出力は調整弁５２，５６，７
７に導かれる。前記比例部材８１，８２，８３は
その入力信号ｘを、該部材上に示された図表にし
たがつて出力信号ｙに変換する。図によつて明ら
かな如く、値ｘが零から次第に増加すれば、先ず
弁５２がほぼ線形に開き、最後には漸近線的に経
過する区域に達する。この区域がはじまる時に調
整弁５６がほぼ線形に開く。前記弁がその漸近線
的区域に達するや否や弁７７が開きはじめる。

前記第１図および第２図に示された調整弁５
２，５６，７７の作用可能性の他に、なお異なる
可能性を考えることができる。特に第２図に示さ
れた回路においては水位表示器８０と、水位信号
ｘを導く管の分岐点との間に弱いＩ部分を有する
PI−調整器を挿入し、これによつて分離器内にお
ける振動範囲を小さくするようになすことができ
る。この場合は適当な手段により分離器が乾いた
状態で運転される時に前記PI−部材の出力信号が
逃げるのを阻止するようになすことができる。

前記調整弁５２，５６，７７を並列に制御する
代りに、これら弁を直列に制御し、弁５２の位置
が調整大きさとして弁５６の位置に作用し、一方
該弁５６の位置が弁７７に作用をおよぼすように
なすことができる。

給水タンク１上の前記安全吹出し装置４７を小
さくしようとするときは次の危険を伴う。すなわ
ち、第１調整弁５２が故障によつて開いたときに
は、全負荷時で水分離器２０が乾燥している場合
に、給水タンク内の圧力が急激に上昇し、給水タ
ンクが破裂する可能性がある。このような危険を
適当に軽減するためには、第１調整弁５２（また
はこれと直列に連結された遮断弁）が物理的状態
表示器によつて作動されるようにし、この場合前
記表示器は管５０内に配置され、その中に蒸気が
生じた時に前記第１調整弁、場合によつては遮断
弁が閉じるようにされる。さらに前記第１調整弁
５２と直列に、静的または動的に作動する蒸気ト
ラツプを配置し、すなわち水は通すが蒸気は通さ
ないようになすことができる。最後に前記第１調
整弁５２と直列にいわゆる負の安全弁が設けら
れ、この弁は給水タンク１内の圧力が所定の限界
値を越えた時にこの圧力によつて制御される。さ
らに適切な解決方法は、特許請求の範囲第９項に
よつて形成された安全吹出し装置の他に裂開膜を
設け、該裂開膜の断面積を前記吹出装置の断面と
等しくし、前記の如き混乱が生じた時に給水タン
ク内に発生したすべての蒸気を拡散させることに
よつて得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による回路の略線図、第２図は
調整弁を作動するための変型調整回路を示す図で
ある。 図において１は給水タンク、６は熱交換器、１
１は蒸気発生器、２０は水分離器、３５はコンデ
ンサ、４７は安全吹出し装置、５２は第１調整
弁、５５はバイパス管、５６は第２調整弁、７
０，７１は水位計、７２，７３は調整器、７７は
調整弁、７８は水位計、７９は調整器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 給水タンク１と、 蒸発器１５と、 前記蒸発器15の下流に配置された水分離器２０
   と、 一次側と二次側とを備える熱交換器６と、 前記給水タンク１から前記熱交換器６の二次側
   を経由して前記蒸発器１５に至る給水管２と、 前記水分離器２０内の水量によつて制御される
   第１調整弁５２と、 前記水分離器２０から前記熱交換器６の一次側
   と前記第１調整弁５２とを経由して前記給水タン
   ク１に至る排水管５０と、 前記排水管５０から分岐し第２の弁５６を備え
   る少なくともひとつの分岐管５５とを有する蒸気
   発生装置において、 前記第１調整弁５２は、前記分岐管５５が前記
   排水管５０から分岐する分岐点より下流に配置さ
   れ、 前記第２の弁５６もまた、前記水分離器２０内
   の水量によつて制御される調整弁である、ことを
   特徴とする蒸気発生装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の蒸気発生装置に
   おいて、前記分岐管がコンデンサに連結されてい
   る蒸気発生装置。 ３ 特許請求の範囲第１項および第２項の何れか
   に記載されたる蒸気発生装置において、前記水分
   離器内の水位が上昇した時に先ず第１調整弁が開
   き、次に第２調整弁が開き、かつ前記水位が下降
   した時は反対に先ず第２調整弁が閉じ、次に第１
   調整弁が閉じるようになつている蒸気発生装置。 ４ 特許請求の範囲第１項から第３項の何れか１
   項に記載されたる蒸気発生装置において、蒸気発
   生装置が最低負荷の状態にあり、かつ前記第１調
   整弁が全開状態にあるときに、前記水分離器に流
   入する水の流量の最大125％の流量の水が前記第
   １調整弁を通過でき、しかも蒸気発生装置の始動
   時には水分離器に流入する水の全流量は第１調整
   弁を通過できないように、第１調整弁の寸法が小
   さくされている蒸気発生装置。 ５ 特許請求の範囲第２項から第４項の何れか１
   項に記載されたる蒸気発生装置におおいて、この
   蒸気発生装置が第２の分岐管を有し、この第２の
   分岐管は前記熱交換器をバイパスし、第２の分岐
   管の調整弁すなわち第３調整弁は、二つの他の弁
   が開いているときに限つて水分離器内の水量に依
   存して開き、前記二つの他の弁が閉じる前に閉じ
   るように、調整装置によつて作動されるようにな
   つている蒸気発生装置。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載されたる蒸気発
   生器において、前記分岐管と、第２の分岐管とが
   汽水分離器を通つてコンデンサに開口している蒸
   気発生装置。 ７ 特許請求の範囲第５項または第６項に記載さ
   れたる蒸気発生装置において、前記分離器に水位
   表示器が配置され、該水位表示器の出口が三つの
   異なる値に対して設定された比例部材を通して第
   １，第２および第３調整弁に連結されている蒸気
   発生装置。 ８ 特許請求の範囲第１項から第７項の何れか１
   項に記載の蒸気発生装置において、前記給水タン
   クが安定吹出し装置を備え、該安全吹出し装置の
   寸法が、全負荷運転の行われる場合、第１調整弁
   が誤つて開いた時に前記給水タンク内に生じた低
   圧飽和蒸気を、許容し難い圧力上昇を発生せしめ
   ることなく吹出すようになつている蒸気発生装
   置。 ９ 特許請求の範囲第１項から第７項の何れか１
   項に記載されたる蒸気発生装置において、前記第
   １調整弁がさらにこの弁の前方における物理的状
   態を表わす表示器によつて影響され、水を通すが
   蒸気を通さないようになつており、かつ前記給水
   タンクが安全吹出し装置を備え、給水タンクに復
   帰した水が膨張することによつて該給水タンク内
   に生じた蒸気を、前記安全吹出し装置によつて許
   容し難い圧力上昇を伴うことなく吹出すようにな
   つている蒸気発生装置。 １０ 特許請求の範囲第９項記載の蒸気発生装置
   において、前記物理的状態を表わす表示器が前記
   調整弁の一つの前に連結された凝縮水分離器より
   なつている蒸気発生装置。