特許 6021742 減温器および減温器用スプレー管

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6021742

(24)【登録日】2016年10月14日

(45)【発行日】2016年11月9日

(54)【発明の名称】減温器および減温器用スプレー管

(51)【国際特許分類】

   F22G 5/12 20060101AFI20161027BHJP

【ＦＩ】

   F22G5/12 D

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-118968(P2013-118968)

(22)【出願日】2013年6月5日

(65)【公開番号】特開2014-234986(P2014-234986A)

(43)【公開日】2014年12月15日

【審査請求日】2015年10月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(72)【発明者】

【氏名】菅 啓史

【審査官】 黒石 孝志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２０５５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−８５１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−４２７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１３０７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２６５２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第１０２５１４０７（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２２Ｇ ５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蒸気が流れる蒸気流路に配置される外筒と、
スプレー水が流れるスプレー水流路を内部に形成する水管と、
邪魔板とを備え、
前記水管は、ウォーミング蒸気が流れるウォーミング蒸気流路が前記水管と前記外筒との間に形成されるように前記外筒の内部に配置され、かつ、前記スプレー水から形成されたミストを噴射するスプレーノズルが形成され、
前記外筒は、前記ウォーミング蒸気と前記ミストとが前記蒸気流路に通り抜ける孔が形成され、
前記邪魔板は、前記ウォーミング蒸気流路のうちの前記孔の上流側に配置される減温器。

【請求項2】

前記邪魔板は、前記水管に固定される請求項１に記載される減温器。

【請求項3】

前記外筒は、前記孔の周囲から前記水管に向かって突出する突起がさらに形成される請求項１〜請求項２のうちのいずれか一項に記載される減温器。

【請求項4】

再熱器で再熱前蒸気が加熱されることにより前記蒸気が生成されるときに、前記再熱前蒸気から分かれた前記ウォーミング蒸気を前記ウォーミング蒸気流路に供給するウォーミング蒸気供給配管をさらに備える請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載される減温器。

【請求項5】

蒸気が流れる蒸気流路に配置される外筒と、
スプレー水が流れるスプレー水流路を内部に形成する水管と、
邪魔板とを備え、
前記水管は、ウォーミング蒸気が流れるウォーミング蒸気流路が前記水管と前記外筒との間に形成されるように前記外筒の内部に配置され、かつ、前記スプレー水を噴射するスプレーノズルが形成され、
前記外筒は、前記ウォーミング蒸気と前記スプレーノズルから噴射されたミストとが通り抜ける孔が形成され、
前記邪魔板は、前記ウォーミング蒸気流路のうちの前記孔の上流側に配置される減温器用スプレー管。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、減温器および減温器用スプレー管に関し、特に、過熱された蒸気を減温するときに利用される減温器および減温器用スプレー管に関する。

【背景技術】

【0002】

過熱された蒸気を減温する減温器が知られている。その減温器は、スプレーノズルの外周に中心軸が等しいスプレー水噴霧用窓が形成されたスプレーノズル保護筒が配置されている。その減温器は、スプレーノズルからその蒸気に水をスプレーさせることにより、その蒸気を冷却し、減圧する。その減温器は、そのスプレーノズルとスプレーノズル保護筒の間にスプレーノズル冷却蒸気を流すことにより、そのスプレーノズルに直接に高温の蒸気が触れないようにし、スプレー水の間欠注入による熱応力の低減を図っている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−２０１６１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような減温器は、過熱された蒸気を適切に減温することが望まれ、蒸気を減温するためのミストを適切に噴霧することが望まれている。

【0005】

本発明の課題は、過熱された蒸気を適切に減温する減温器および減温器用スプレー管を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明による減温器は、蒸気が流れる蒸気流路に配置される外筒と、スプレー水が流れるスプレー水流路を内部に形成する水管と、邪魔板とを備えている。このとき、その水管は、ウォーミング蒸気が流れるウォーミング蒸気流路がその水管とその外筒との間に形成されるようにその外筒の内部に配置され、かつ、そのスプレー水から形成されたミストを噴射するスプレーノズルが形成されている。その外筒は、そのウォーミング蒸気とそのスプレーノズルから噴射されたミストとがその蒸気流路に通り抜ける孔が形成されている。その邪魔板は、そのウォーミング蒸気流路のうちのその孔の上流側に配置されている。

【0007】

このような減温器は、ウォーミング蒸気流路を流れるウォーミング蒸気の流れが邪魔板により乱されることにより、邪魔板を備えていない他の減温器に比較して、そのミストが噴射される方向がウォーミング蒸気により片寄ることが低減され、そのミストを適切な方向に噴霧することができ、その蒸気を適切に減温することができる。

【0008】

その邪魔板は、その水管に固定されている。このような減温器は、邪魔板が外筒に固定されている他の減温器に比較して、外筒に水管をより容易に挿入することができ、より容易に作製されることができる。

【0009】

その外筒は、その孔の周囲からその水管に向かって突出する突起がさらに形成されている。このような減温器は、このような突起が形成されていることにより、孔の周囲の複数の領域からそれぞれ噴出される複数の噴射量がより一様であるように、ウォーミング蒸気を噴射することができる。このため、このような減温器は、そのスプレー水の液滴が外筒に付着することを防止することができ、その液滴による温度変化により外筒が破損することを防止することができる。

【0010】

本発明による減温器は、再熱器で再熱前蒸気が加熱されることによりその蒸気が生成されるときに、その再熱前蒸気から分かれたそのウォーミング蒸気をそのウォーミング蒸気流路に供給するウォーミング蒸気供給配管をさらに備えている。

【0011】

このような減温器は、その再熱前蒸気以外からウォーミング蒸気を生成する他の減温器に比較して、より容易に作製されることができる。

【0012】

本発明による減温器用スプレー管は、蒸気が流れる蒸気流路に配置される外筒と、スプレー水が流れるスプレー水流路を内部に形成する水管と、邪魔板とを備えている。このとき、その水管は、ウォーミング蒸気が流れるウォーミング蒸気流路がその水管とその外筒との間に形成されるようにその外筒の内部に配置され、かつ、そのスプレー水を噴射するスプレーノズルが形成されている。その外筒は、そのウォーミング蒸気とそのスプレーノズルから噴射されたミストとが通り抜ける孔が形成されている。その邪魔板は、そのウォーミング蒸気流路のうちのその孔の上流側に配置されている。

【0013】

このような減温器用スプレー管は、ウォーミング蒸気流路のうちのその孔の近傍でのウォーミング蒸気の流れが邪魔板により乱され、邪魔板を備えていない他の減温器用スプレー管に比較して、孔の周囲の複数の領域からそれぞれ噴出される複数の噴射量がより一様であるように、ウォーミング蒸気を噴射することができる。このため、このような減温器用スプレー管は、そのミストが外筒に付着することを防止することができ、そのミストによる温度変化により外筒が破損することを防止することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明による減温器および減温器用スプレー管は、蒸気を冷却するためのミストを適切な方向に噴霧することができ、その蒸気を適切に冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】減温器が適用されたタービン設備を示す概略構成図である。

【図2】内管と減温器用スプレー管とを示す縦断面図である。

【図3】内管と減温器用スプレー管とを示す横断面図である。

【図4】水管と外筒と邪魔板とを示す縦断面図である。

【図5】水管と外筒と邪魔板とを示す横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図面を参照して、減温器の実施の形態が以下に記載される。その減温器１は、図１に示されているように、蒸気タービン設備１０に利用されている。蒸気タービン設備１０は、減温器１を備え、高圧タービン２と蒸気管３と一次再熱器５と連絡管６と二次再熱器７と低圧タービン８とを備えている。高圧タービン２は、外部から供給される高温高圧の蒸気の運動エネルギーを用いて回転動力を生成し、廃蒸気を排気する。蒸気管３は、高圧タービン２と一次再熱器５とを接続する廃蒸気流路を形成し、高圧タービン２から排気される廃蒸気を一次再熱器５に供給する。

【0017】

一次再熱器５は、蒸気管３から供給される廃蒸気から一次再熱蒸気を生成する。連絡管６は、一次再熱器５と二次再熱器７とを接続する蒸気流路１１を形成し、一次再熱器５により生成される一次再熱蒸気を二次再熱器７に供給する。二次再熱器７は、連絡管６から供給される一次再熱蒸気から二次再熱蒸気を生成する。低圧タービン８は、二次再熱器７により生成された二次再熱蒸気の運動エネルギーを用いて回転動力を生成する。

【0018】

減温器１は、スプレー水供給配管１４とウォーミング蒸気供給配管１５と減温器用スプレー管１６と内管１７とを備えている。スプレー水供給配管１４は、スプレー水流路を形成し、外部の給水装置１８から供給されるスプレー水を減温器用スプレー管１６に供給する。ウォーミング蒸気供給配管１５は、蒸気管３により形成される廃蒸気流路から分岐したウォーミング蒸気流路を形成し、高圧タービン２から排気される廃蒸気から生成されるウォーミング蒸気を減温器用スプレー管１６に供給する。

【0019】

減温器用スプレー管１６は、図２に示されるように、連絡管６より細い棒状に形成されている。減温器用スプレー管１６は、減温器用スプレー管１６が連絡管６に垂直に交差するように、減温器用スプレー管１６の一部が蒸気流路１１に配置されている。内管１７は、蒸気流路１１のうちの減温器用スプレー管１６より下流側の領域に配置されている。内管１７は、図３に示されるように、筒状に形成され、蒸気流路１１の長手方向と内管１７の軸方向とが平行になるように、蒸気流路１１に配置されている。

【0020】

減温器用スプレー管１６は、図４に示されるように、水管２１と外筒２２とを備えている。水管２１は、直線状に形成された管に形成され、その管の内部にスプレー水流路２４を形成している。スプレー水流路２４は、スプレー水供給配管１４により形成されるスプレー水流路に接続されている。水管２１は、複数のスプレーノズル２５−１〜２５−２を備えている。複数のスプレーノズル２５−１〜２５−２の任意のスプレーノズル２５−ｉ（ｉ＝１，２）は、内管１７に向くように、配置されている。

【0021】

外筒２２は、筒状に形成され、水管２１を覆うように配置されている。外筒２２は、外筒２２と水管２１との間にウォーミング蒸気流路２６を形成している。ウォーミング蒸気流路２６は、ウォーミング蒸気供給配管１５により形成されるウォーミング蒸気流路に接続されている。

【0022】

外筒２２は、複数の孔２７−１〜２７−２と複数の突起２８−１〜２８−２とが形成されている。複数の孔２７−１〜２７−２は、複数のスプレーノズル２５−１〜２５−２に対応している。複数の孔２７−１〜２７−２のうちのスプレーノズル２５−ｉに対応する孔２７−ｉは、外筒２２のうちのスプレーノズル２５−ｉが向いている領域に形成されている。複数の突起２８−１〜２８−２は、複数の孔２７−１〜２７−２に対応している。複数の突起２８−１〜２８−２のうちの孔２７−ｉに対応する突起２８−ｉは、孔２７−ｉの淵に形成され、孔２７−ｉの淵から水管２１に向かって突出している。

【0023】

減温器用スプレー管１６は、さらに、複数の邪魔板２９−１〜２９−２を備えている。複数の邪魔板２９−１〜２９−２は、複数の孔２７−１〜２７−２に対応している。複数の邪魔板２９−１〜２９−２のうちの孔２７−ｉに対応する邪魔板２９−ｉは、平坦である板状に形成されている。邪魔板２９−ｉは、ウォーミング蒸気流路２６のうちの孔２７−ｉの上流側の領域に配置され、ウォーミング蒸気流路２６の長手方向に垂直である平面に沿うように配置されている。邪魔板２９−ｉは、さらに、図５に示されるように、水管２１に接合されている。

【0024】

減温器１は、蒸気タービン設備１０が動作しているときに、利用される。減温器１が動作しているときに、蒸気タービン設備１０の高圧タービン２は、外部から供給される高温高圧の蒸気の運動エネルギーを用いて回転動力を生成し、廃蒸気を排気している。蒸気管３は、その廃蒸気を一次再熱器５に供給している。一次再熱器５は、その廃蒸気を加熱することにより、一次再熱蒸気を生成している。連絡管６は、その一次再熱蒸気を二次再熱器７に供給している。二次再熱器７は、その一次再熱蒸気を加熱することにより二次再熱蒸気を生成する。低圧タービン８は、その二次再熱蒸気の運動エネルギーを用いて回転動力を生成している。

【0025】

ウォーミング蒸気供給配管１５は、高圧タービン２から排気される廃蒸気から一部を分取することによりウォーミング蒸気を生成し、そのウォーミング蒸気を減温器用スプレー管１６のウォーミング蒸気流路２６に供給する。減温器用スプレー管１６は、そのウォーミング蒸気がウォーミング蒸気流路２６に供給されることにより、複数の孔２７−１〜２７−２から蒸気流路１１に噴射する。

【0026】

減温器１は、一次再熱器５により生成される一次再熱蒸気の温度が所定の温度より高いときに、スプレー水供給配管１４を介して給水装置１８から減温器用スプレー管１６のスプレー水流路２４にスプレー水を供給する。複数のスプレーノズル２５−１〜２５−２は、スプレー水流路２４にスプレー水が供給されることにより、そのスプレー水からミストを生成し、そのミストを噴射する。

【0027】

そのミストは、複数のスプレーノズル２５−１〜２５−２から噴射されることにより、外筒２２の複数の孔２７−１〜２７−２を通り抜けて、蒸気流路１１に供給される。そのミストは、蒸気流路１１に供給されると、蒸気流路１１を流れる一次再熱蒸気に接触し、気化することにより、その一次再熱蒸気を冷却する。

【0028】

そのミストは、気化する前に連絡管６の内壁に接触することにより、連絡管６を冷却し、熱応力を繰り返し印加することがある。内管１７は、蒸気流路１１のうちの減温器用スプレー管１６より下流側の領域に配置されることにより、そのミストのうちの気化していない一部のミストが連絡管６の内壁に接触することを防止し、内管１７に熱応力が繰り返し印加されることを防止する。連絡管６は、その熱応力が繰り返し印加されることが防止されることにより、破損することが防止され、寿命が延長する。

【0029】

水管２１は、蒸気流路１１を流れる一次再熱蒸気に直接に接触するときに、水管２１の内側の表面の温度と水管２１の外側の表面の温度との温度差が大きいことにより、熱応力が繰り返し印加される。外筒２２は、水管２１を覆うように配置されることにより、水管２１がその一次再熱蒸気に直接に接触することを防止する。外筒２２は、さらに、ウォーミング蒸気流路２６を形成することにより、その一次再熱蒸気より低温であるウォーミング蒸気を水管２１の外側の表面に常時に接触させることができ、水管２１の内側の表面の温度と水管２１の外側の表面の温度との温度差を低減することができる。このため、外筒２２は、水管２１に熱応力が繰り返し印加されることを防止することができる。水管２１は、その熱応力が繰り返し印加されることが防止されることにより、破損することが防止され、寿命が延長する。

【0030】

そのウォーミング蒸気は、ウォーミング蒸気流路２６に邪魔板２９−１が配置されていることにより、ウォーミング蒸気流路２６を流れるときに、邪魔板２９−１により流れが阻害される。そのウォーミング蒸気は、邪魔板２９−１に流れが阻害されることにより、図３に示されるように、邪魔板２９−１を迂回する流れ３１−１に沿うように流れ、孔２７−１の周囲から比較的に一様に孔２７−１に流れ込む。スプレーノズル２５−１から噴射されたミストは、そのウォーミング蒸気が孔２７−１の周囲から比較的に一様に孔２７−１に流れ込むことにより、減温器用スプレー管１６の長手方向に概ね垂直である方向に向かって適切に噴射される。

【0031】

そのウォーミング蒸気は、ウォーミング蒸気流路２６に邪魔板２９−２が配置されていることにより、邪魔板２９−２を迂回する流れ３１−２に沿うように流れ、孔２７−２の周囲から比較的に一様に孔２７−２に流れ込む。スプレーノズル２５−２から噴射されたミストは、そのウォーミング蒸気が孔２７−２の周囲から比較的に一様に孔２７−２に流れ込むことにより、減温器用スプレー管１６の長手方向に概ね垂直である方向に向かって適切に噴射される。

【0032】

蒸気流路１１を流れる一次再熱蒸気は、複数のスプレーノズル２５−１〜２５−２からミストが適切に噴射されることにより、適切に冷却され、適切に減圧される。

【0033】

減温器の比較例は、複数の邪魔板２９−１〜２９−２が省略されている。その比較例の減温器では、そのウォーミング蒸気は、図３に示されるように、孔２７−１を通り過ぎる流れ１３１−１に沿うように流れ、孔２７−１の周囲のうちの上流側から多く孔２７−１に流れ込む。スプレーノズル２５−１から噴射されたミストは、そのウォーミング蒸気が孔２７−１の周囲から片寄って孔２７−１に流れ込むことにより、ウォーミング蒸気流路２６の下流側に片寄って噴射される。蒸気流路１１を流れる一次再熱蒸気は、そのミストが片寄って噴射されることにより、適切に減温されないことがある。さらに、そのミストは、ウォーミング蒸気が片寄って噴射されることにより、気化する前に外筒２２に付着する可能性がある。外筒２２は、気化していないミストが付着することにより、繰り返し冷却され、熱応力が繰り返し印加されることがある。外筒２２は、熱応力が繰り返し印加されることにより、破損することがある。

【0034】

減温器１は、ウォーミング蒸気流路２６に複数の邪魔板２９−１〜２９−２が配置されていることにより、比較例の減温器に比較して、ミストをより適切に噴射させることができ、蒸気流路１１を流れる一次再熱蒸気をより適切に減温することができる。減温器１は、ミストを適切に噴射させることにより、外筒２２に熱応力が繰り返し印加されることを防止する。外筒２２は、その熱応力が繰り返し印加されることが防止されることにより、破損することが防止され、寿命が延長する。

【0035】

減温器１は、外筒２２に突起２８−ｉが形成されていることにより、ウォーミング蒸気が孔２７−ｉに流れ込むときに、ウォーミング蒸気の流れに抵抗を印加する。その抵抗は、ウォーミング蒸気の流れが速いほど大きい。このため、減温器１は、突起２８−ｉが形成されていない他の減温器に比較して、孔２７−ｉの周囲からウォーミング蒸気がより一様に孔２７−ｉに流れ込む。減温器１は、ウォーミング蒸気が孔２７−ｉの周囲から一様に孔２７−ｉに流れ込むことにより、スプレーノズル２５−ｉからミストを適切に噴射させることができる。減温器１は、ミストを適切に噴射させることにより、蒸気流路１１を流れる一次再熱蒸気を適切に減温することができる。

【0036】

なお、複数の邪魔板２９−１〜２９−２は、屈曲した板から形成される他の複数の邪魔板に置換されることができる。このような複数の邪魔板を備える減温器も、既述の実施の形態における減温器１と同様にして、一次再熱器５により過熱された蒸気を冷却するためのミストを適切な方向に噴霧することができ、その蒸気を適切に冷却することができる。

【0037】

複数の邪魔板２９−１〜２９−２は、さらに、１つの邪魔板により複数のスプレーノズル２５−１〜２５−２の全部からミストをそれぞれ適切に噴射されることができるときに、１つの邪魔板に置換されることができる。１つの邪魔板を備える減温器も、既述の実施の形態における減温器１と同様にして、その蒸気を適切に冷却することができる。

【0038】

減温器用スプレー管１６は、水管２１に複数の邪魔板２９−１〜２９−２が接合された後に、水管２１が外筒２２に挿入されることにより、容易に作製される。減温器用スプレー管１６は、外筒２２に複数の邪魔板２９−１〜２９−２が接合された後に水管２１を外筒２２に挿入する場合で、複数のスプレーノズル２５−１〜２５−２が水管２１の外側が沿う円筒面から突出するように形成されているときに、複数のスプレーノズル２５−１〜２５−２が複数の邪魔板２９−１〜２９−２に引っかかることがある。減温器用スプレー管１６は、複数の邪魔板２９−１〜２９−２が水管２１に接合されていることにより複数のスプレーノズル２５−１〜２５−２が水管２１の外側が沿う円筒面から突出するように形成されている場合でも、複数のスプレーノズル２５−１〜２５−２が複数の邪魔板２９−１〜２９−２に引っかからないで容易に挿入されることができる。減温器用スプレー管１６は、水管２１が容易に外筒２２に挿入されることにより、より容易に作製されることができる。

【0039】

なお、複数の邪魔板２９−１〜２９−２は、複数のスプレーノズル２５−１〜２５−２が水管２１の側面から突出していないときに、外筒２２に接合される他の複数の邪魔板に置換されることができる。このような複数の邪魔板を備える減温器は、既述の実施の形態における減温器１と同様にして、一次再熱器５により過熱された蒸気を冷却するためのミストを適切な方向に噴霧することができ、その蒸気を適切に冷却することができる。

【0040】

なお、外筒２２は、複数の邪魔板２９−１〜２９−２によりウォーミング蒸気を十分に片寄らないように噴射させることができるときに、複数の突起２８−１〜２８−２が形成されていない他の外筒に置換されることができる。このような外筒を備えた減温器は、既述の実施の形態における減温器１と同様にして、一次再熱器５により過熱された蒸気を冷却するためのミストを適切な方向に噴霧することができ、その蒸気を適切に冷却することができる。

【0041】

なお、複数のスプレーノズル２５−１〜２５−２は、過熱された蒸気を１個のスプレーノズルから噴射されるミストで十分に減温することができるときに、１個のスプレーノズルに置換されることができる。このとき、外筒２２に形成される複数の孔２７−１〜２７−２は、その１個のスプレーノズルが向いている領域に形成される１つの孔に置換される。１個のスプレーノズルを備える減温器も、既述の実施の形態における減温器１と同様にして、一次再熱器５により過熱された蒸気を冷却するためのミストを適切な方向に噴霧することができ、その蒸気を適切に冷却することができる。

【0042】

なお、ウォーミング蒸気供給配管１５は、高圧タービン２から排気される廃蒸気と異なる他の蒸気をウォーミング蒸気として供給する他のウォーミング蒸気供給配管に置換されることができる。その蒸気としては、蒸気タービン設備１０と別個に設けられたボイラーにより生成された蒸気が例示される。このようなウォーミング蒸気供給配管を備えた減温器も、既述の実施の形態における減温器１と同様にして、一次再熱器５により過熱された蒸気を冷却するためのミストを適切な方向に噴霧することができ、その蒸気を適切に冷却することができる。また、既述の実施の形態における減温器１は、そのウォーミング蒸気をその廃蒸気と別途に生成する装置が必要なく、このような減温器に比較して、より容易に作製されることができる。

【符号の説明】

【0043】

１０：蒸気タービン設備
１ ：減温器
３ ：蒸気管
５ ：一次再熱器
６ ：連絡管
１１：蒸気流路
１５：ウォーミング蒸気供給配管
１７：減温器用スプレー管
２１：水管
２２：外筒
２４：スプレー水流路
２５−１〜２５−２：スプレーノズル
２６：ウォーミング蒸気流路
２７−１〜２７−２：孔
２８−１〜２８−２：突起
２９−１〜２９−２：邪魔板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】