特開 2024-163059 トンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024163059

(43)【公開日】2024-11-21

(54)【発明の名称】トンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備

(51)【国際特許分類】

   F28B 3/04 20060101AFI20241114BHJP

   F28B 1/06 20060101ALI20241114BHJP

   F01N 1/10 20060101ALN20241114BHJP

【ＦＩ】

F28B3/04

F28B1/06

F01N1/10

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024075446

(22)【出願日】2024-05-07

(31)【優先権主張番号】112117375

(32)【優先日】2023-05-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】513092545

【氏名又は名称】太陽光電能源科技股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＢＩＧ ＳＵＮ ＥＮＥＲＧＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ４５８－９， Ｓｉｎｓｉｎｇ Ｒｄ．， Ｈｕｋｏｕ Ｔｏｗｎｓｈｉｐ， Ｈｓｉｎｃｈｕ Ｃｏｕｎｔｙ ３０３， Ｔａｉｗａｎ

(71)【出願人】

【識別番号】511271982

【氏名又は名称】羅 家慶

【氏名又は名称原語表記】ＣＨＩＡ ＣＨＩＮＧ ＬＵＯ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ４５８－９， Ｓｉｎｓｉｎｇ Ｒｄ．， Ｈｕｋｏｕ Ｔｏｗｎｓｈｉｐ， Ｈｓｉｎｃｈｕ Ｃｏｕｎｔｙ ３０３， Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】羅 家慶

【テーマコード（参考）】

3G004

【Ｆターム（参考）】

3G004AA06

3G004BA01

3G004FA01

3G004FA04

(57)【要約】      （修正有）

【課題】迅速な冷却及び騒音の低減を実現するトンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備を提供する。
【解決手段】トンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備は、ハウジングと、複数の空冷熱交換板と、チャンバーと、メッシュ蒸気トンネルと、蒸気入口と、複数のスプレーヘッドと、水の出口とを含む。空冷熱交換板はハウジングの外表面に配置され、チャンバーはハウジングの中で形成され、メッシュ蒸気トンネルはチャンバー内に配置され、蒸気入口はハウジングを貫通し、スプレーヘッドはチャンバー内に配置され、水の出口はハウジングを貫通する。蒸気入口からメッシュ蒸気トンネルに供給される蒸気は、凝縮して凝縮水になる。ハイブリッドモードでは、スプレーヘッドは、チャンバーに冷却スプレーを提供し、ハウジング及び空冷熱交換板と連携してハイブリッド方式で熱を放散する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングと、複数の空冷熱交換板と、チャンバーと、メッシュ蒸気トンネルと、蒸気入口と、複数のスプレーヘッドと、水の出口と、を含むトンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備であって、
前記複数の空冷熱交換板は、ハウジングの外表面に配置され、
前記チャンバーは、前記ハウジングの中で形成され、
前記メッシュ蒸気トンネルは、前記チャンバー内に配置され、
前記蒸気入口は、前記ハウジングを貫通し、
前記複数のスプレーヘッドは、前記チャンバー内に配置され、
前記水の出口は、前記ハウジングを貫通し、前記蒸気入口から前記メッシュ蒸気トンネルに供給される蒸気は、凝縮して凝縮水になり、ハイブリッドモードでは、前記複数のスプレーヘッドは、前記チャンバーに冷却スプレーを提供し、前記ハウジング及び前記複数の空冷熱交換板と連携してハイブリッド方式で熱を放散する、ことを特徴とするトンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備。

【請求項2】

複数のメッシュパーティションを更に含み、前記複数のメッシュパーティションは、前記チャンバーを水平方向及び垂直方向に相互に接続された複数のサブチャンバーに分割し、前記複数のサブチャンバーは、中間サブチャンバーと、前記中間サブチャンバーを取り囲む複数の周辺サブチャンバーとを含み、前記メッシュ蒸気トンネルは、前記中間サブチャンバーに配置される、ことを特徴とする請求項１に記載のトンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備。

【請求項3】

複数の金属ウールコンポーネントは、前記複数の周辺サブチャンバー内に配置され、前記蒸気を吸収して消音し、前記蒸気を前記凝縮水に凝縮し、前記複数のスプレーヘッドは、前記複数の金属ウールコンポーネントの一部又は全体に前記冷却スプレーを提供する、ことを特徴とする請求項２に記載のトンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備。

【請求項4】

通気構造を更に含み、前記通気構造は、前記ハウジングの前記外表面に配置され、前記チャンバーを外部環境に接続し、前記チャンバーの圧力を調整し、前記複数のサブチャンバーは、スプレーチャンバーと、前記複数の周辺サブチャンバーの上に配置された排気チャンバーとを更に含み、前記複数のスプレーヘッドは、前記スプレーチャンバーを通過する前記冷却スプレーを提供し、前記冷却スプレーを前記複数の金属ウールコンポーネントの一部又は全体にスプレーし、前記通気構造は、前記排気チャンバーに直接接続される、ことを特徴とする請求項３に記載のトンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備。

【請求項5】

複数の傾斜板を更に含み、前記複数の傾斜板は前記凝縮水を前記水の出口へ導く、ことを特徴とする請求項２に記載のトンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備。

【請求項6】

制御装置と、冷却水供給源と、温度センサーとを更に含み、
前記冷却水供給源は、前記制御装置に電気的に接続され、物理的な導管を介して前記複数のスプレーヘッドに接続され、
前記冷却水供給源は、冷却水を前記複数のスプレーヘッドに提供し、前記複数のスプレーヘッドは前記冷却スプレーを生成し、
前記温度センサーは前記ハウジング又は前記複数の空冷熱交換板の１つに配置され、前記制御装置に電気的に接続され、
ことを特徴とする請求項１に記載のトンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備。

【請求項7】

前記制御装置は前記温度センサーの温度信号に従って前記冷却水供給源を制御して、前記複数のスプレーヘッドに前記冷却水を提供し、前記複数のスプレーヘッドは前記冷却スプレーを生成し、
前記温度信号によって表される温度が所定の温度より高い場合、前記制御装置は前記ハイブリッドモードに入り、
前記温度信号によって表される前記温度が前記所定の温度以下の場合、前記制御装置は空冷モードに入り、前記冷却水供給源を制御して前記複数のスプレーヘッドに前記冷却水を提供しないようにし、前記複数のスプレーヘッドは、前記冷却スプレーを生成しない、
ことを特徴とする請求項６に記載のトンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備。

【請求項8】

通気構造を更に含み、前記通気構造は、前記ハウジングの前記外表面に配置され、前記チャンバーを外部環境に接続し、前記チャンバーの圧力を調整する、ことを特徴とする請求項１に記載のトンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備。

【請求項9】

前記メッシュ蒸気トンネルは複数の金属メッシュを含み、各前記金属メッシュは垂直方向に伸びており、且つ前記複数の金属メッシュは水平方向に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載のトンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備。

【請求項10】

前記蒸気入口に近い前記複数の金属メッシュの１つのメッシュ穴は、前記蒸気入口から離れた前記複数の金属メッシュの１つのメッシュ穴より大きい、ことを特徴とする請求項９に記載のトンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は蒸気回収設備に関し、特にトンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備に関する。

【背景技術】

【0002】

蒸気復水器は、今日の蒸気タービン発電所で広く使用されており、蒸気タービンから排出された蒸気を凝縮し、蒸気のリサイクル効果を実現する。従来の蒸気復水器は、蒸気タービンの蒸気出口に接続されるチャンバーを有し、冷却水はチャンバー内の熱交換管内を流れる。蒸気タービンから排出された蒸気は、チャンバーに入り、熱交換管に接触する。熱交換管に流れる冷却水は、高温蒸気の潜熱を吸収し、水に凝縮して再利用することができる。別の従来の蒸気復水器はチャンバーを有し、熱交換管（蒸気導管）はチャンバー内に配置され、蒸気タービンの蒸気出口に接続される。チャンバー内の冷却水は蒸気導管を冷却し、蒸気は再利用される。

【0003】

上述の蒸気復水器は大量の冷却水及び大量の熱交換管が必要であり、コストが高い。また、熱交換管の内外を流れる蒸気は、騒音や熱交換管の摩耗の損失の原因となり得る。したがって、上述の問題を解決する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従って、本発明の目的は、迅速な冷却及び騒音の低減を実現するトンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上述した目的を達成するために、本発明は、ハウジングと、複数の空冷熱交換板と、チャンバーと、メッシュ蒸気トンネルと、蒸気入口と、複数のスプレーヘッドと、水の出口とを含むトンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備を提供する。空冷熱交換板はハウジングの外表面に配置され、チャンバーはハウジングの中で形成され、メッシュ蒸気トンネルはチャンバー内に配置され、蒸気入口はハウジングを貫通し、スプレーヘッドはチャンバー内に配置され、水の出口はハウジングを貫通する。蒸気入口からメッシュ蒸気トンネルに供給される蒸気は、凝縮して凝縮水になる。ハイブリッドモードでは、スプレーヘッドは、チャンバーに冷却スプレーを提供し、ハウジング及び空冷熱交換板と連携してハイブリッド方式で熱を放散する。

【0006】

上記実施例によれば、大口径を有する縦型蒸気トンネルは、高圧蒸気の流れを緩衝し、複数の金属メッシュの層は、蒸気のエネルギー及び圧力を低減し、複数の金属ウールコンポーネントは、騒音を消し、蒸気を吸収する。したがって、空冷と水冷を併用することで急速冷却を実現し、低騒音の蒸気回収を実現することができる。

【0007】

本発明の上述した内容をより明白かつ理解可能にするために、以下、好ましい実施例及び図面を参照しながら、詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の好ましい実施例による蒸気回収設備を用いた蒸気発電システムを示す概略図である。

【図2】図２は、図１の蒸気回収設備を側方から見た部分概略断面図である。

【図3】図３は、図１の蒸気回収設備の別の例を示す概略正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、本発明の好ましい実施例による蒸気回収設備を用いた蒸気発電システムを示す概略図である。図１に示すように、蒸気発電システムは、蒸気回収設備１００と、蒸気発生設備２００と、制御設備２１０と、タービン２２０と、発電機２３０を含む。図１において、仮想線は電気的な接続経路を示し、実線は物理的な導管接続経路を示す。制御設備２１０は、コントローラによって実現されてもよく、ユニット（例えば、蒸気回収設備１００、蒸気発生設備２００、発電機２３０など）に電気的に接続され、これらのユニットの動作を制御する。蒸気回収設備１００は、タービン２２０に流れる高圧蒸気を生成する。タービン２２０は、高圧蒸気の運動エネルギーを機械エネルギーに変換し、発電機２３０に連結され、発電機２３０は、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する。タービン２２０を通過した高圧蒸気は、蒸気回収設備１００に流れる低温低圧の蒸気となる。蒸気回収設備１００は蒸気を凝縮して水にする。蒸気発生設備２００は水を受け取り、蒸気を生成する。又は、別の外部ユニットはさらなる用途のために水を受け取る。

【0010】

図２は、図１の蒸気回収設備１００を側方から見た部分概略断面図である。図２に示すように、この例の蒸気回収設備１００は、トンネル型ハイブリッド冷却蒸気回収設備であり、地上、建物又は構造物体上に設置され、且つ、ハウジング１０と、複数の空冷熱交換板２０と、チャンバー３０と、メッシュ蒸気トンネル４０と、蒸気入口５０と、複数のスプレーヘッド６０と、水の出口７０とを含む。これらの空冷熱交換板２０は、ハウジング１０の外表面１１に外の空気と接触して配置され、空冷により放熱を実行し、放熱フィンにより実現することができる。チャンバー３０はハウジング１０の中で形成される。メッシュ蒸気トンネル４０はチャンバー３０内に配置される。蒸気入口５０はハウジング１０を貫通し、チャンバー３０に接続される。これらのスプレーヘッド６０はチャンバー３０内に配置され、この例ではチャンバーの上側に配置される。他の例では、複数のスプレーヘッド６０は、チャンバーの上側、下側、左側、及び／又は右側に配置される。水の出口７０はハウジング１０を貫通し、チャンバー３０に接続される。実際の運用では、蒸気入口５０は蒸気を提供し、蒸気はメッシュ蒸気トンネル４０に入り、それから、凝縮して凝縮水になる。ハイブリッドモードでは、複数のスプレーヘッド６０は、チャンバー３０に冷却スプレーを提供し、ハウジング１０及び空冷熱交換板２０と連携してハイブリッド方式で熱を放散する。メッシュ蒸気トンネル４０は高圧蒸気の速度及び圧力を低減し、運動エネルギーの一部を除去することが理解できる。したがって、蒸気の一部はメッシュ蒸気トンネル４０内で直接凝縮する。蒸気の他の部分は、メッシュ蒸気トンネル４０を通過し、ハウジング１０又はその他コンポーネントによって冷却され、凝縮して凝縮水になる。

【0011】

一例では、メッシュ蒸気トンネル４０は、複数の金属メッシュを含み、水平方向に延びる軸を有する。これらの金属メッシュは円筒形金属ケージを構成し、円筒形金属ケージは、蒸気に抵抗力を提供し、蒸気を凝縮させる媒体として機能する。別の例では、メッシュ蒸気トンネル４０は、円筒形ステンレス鋼メッシュで囲まれた円形、長方形又は他の形状のステンレス鋼メッシュを含み、軸方向及び半径方向に蒸気のエネルギー及び圧力を低減する機能を実現し、より良い効果を提供する。

【0012】

蒸気回収設備１００は、複数のメッシュパーティション８０を更に含むことができる。複数のメッシュパーティション８０は、チャンバー３０を水平方向及び垂直方向に分割し、このため、チャンバー３０は、相互に接続された複数のサブチャンバーに分割される。複数のサブチャンバーは、中間サブチャンバー３１と、中間サブチャンバー３１を取り囲む周辺サブチャンバー３２～３９とを含む。メッシュ蒸気トンネル４０は、４つのメッシュパーティション８０によって中間サブチャンバー３１内に配置される。周辺サブチャンバー３２～３９は、蒸気を吸収し、消音し、蒸気を凝縮して凝縮水になるための鋼線又はスチールウール片などの複数の金属ウールコンポーネント８１を収容する。これらのスプレーヘッド６０は、複数の金属ウールコンポーネント８１の一部又は全体に冷却スプレーを提供して、金属ウールコンポーネント８１を冷却する。蒸気回収設備１００は複数の傾斜板８２を更に含むことができ、傾斜板８２は凝縮水を水の出口７０へ導く。これらの傾斜板８２は、ハウジング１０の構造壁に配置され、中央位置に向かって２つの側面から傾斜することができ、その結果、凝縮水は中央位置まで流れ、最終的に水の出口７０から流出できることができる。もちろん、金属ウールコンポーネント８１を所定の位置に取り付けることができれば、メッシュパーティション８０を省略してもよい。

【0013】

蒸気回収設備１００は、制御装置９０と、冷却水供給源９１と、温度センサー９２とを更に含むことができる。冷却水供給源９１は、制御装置９０に電気的に接続され、物理的な導管を介して複数のスプレーヘッド６０に接続される。ハイブリッドモードでは、冷却水供給源９１はスプレーヘッド６０に冷却水を提供し、スプレーヘッド６０は冷却スプレーを生成し、適切な量の水を提供し、蒸気損失を補うこともできる。温度センサー９２は、ハウジング１０又は複数の空冷熱交換板２０の１つに配置され、制御装置９０に電気的に接続される。制御装置９０は、コントローラによって実現されてもよく、温度センサー９２の温度信号に従って冷却水供給源９１を制御して、スプレーヘッド６０に冷却水を提供し、スプレーヘッド６０は、冷却スプレーを生成する。温度信号によって表される温度が所定の温度（例えば、８５℃又は別の温度）より高い場合、 制御装置９０は、ハイブリッドモードに入る。温度信号によって表される温度が所定の温度以下の場合、制御装置９０は、空冷モードに入り、冷却水供給源９１を制御してスプレーヘッド６０に冷却水を提供しないようにし、スプレーヘッド６０は冷却スプレーを生成しない。

【0014】

水の補充に関しては、一例では、水の出口７０に流量計（図示せず）が配置される。流量計の流量値が所定の流量値に達していない場合、制御装置９０は、温度信号ではなく流量計の信号に従って冷却水供給源９１を制御し、冷却水供給源９１はスプレーヘッド６０に冷却水を提供し、スプレーヘッド６０は冷却スプレーを生成する。別の例では、蒸気回収設備の水位及び／又は蒸気発生設備の水供給源の水位が所定の水位より低い場合、制御装置９０は、温度信号ではなく、水位計又はセンサー（図示せず）の水位信号に従って冷却水供給源９１を制御し、冷却水供給源９１はスプレーヘッド６０に冷却水を提供し、スプレーヘッド６０は冷却スプレーを生成する。

【0015】

図３は、図１の蒸気回収設備の別の例を示す概略正面図である。図３の構造は図２の構造と部分的に類似しているため、同じ要素は同じ参照番号を参照している。図３の構造が不鮮明になるのを防ぐために、図３では金属ウールコンポーネントが示されていないことに注意してください。図３に示すように、蒸気回収設備１００は通気構造９５を更に含む。通気構造９５は、ハウジング１０の外表面１１に配置され、チャンバー３０を外部環境に接続し、チャンバー３０の圧力を調整する。これらのサブチャンバーは、スプレーチャンバー３６Ａと排気チャンバー３６Ｂとを更に含み、スプレーチャンバー３６Ａと排気チャンバー３６Ｂは両方とも周辺サブチャンバー３２～３９の上に配置される。これらのスプレーヘッド６０は、スプレーチャンバー３６Ａを通過して金属ウールコンポーネント８１の一部又は全体に冷却スプレーを提供し、通気構造９５は排気チャンバー３６Ｂに直接接続される。したがって、冷却スプレーは金属ウールコンポーネント８１に進入するための空間の一部を提供することができ、金属ウールコンポーネント８１はスプレーヘッド６０のスプレーエリアを直接遮断することができない。もちろん、通気構造９５はスプレーチャンバー３６Ａ及び排気チャンバー３６Ｂと同時に存在する必要はない、図２のチャンバー３０の圧力も調整することができる。この例では、メッシュ蒸気トンネル４０は垂直方向に伸びる金属メッシュ４１～４５（例えば、ステンレス鋼メッシュ）を含む。金属メッシュ４１～４５は水平方向に配置される。もちろん、金属メッシュ４１～４５は、正面視でメッシュパーティション８０と重なるように構成されていてもよいが、これに限定されるものではない。また、蒸気入口５０に近い金属メッシュ４１のメッシュ穴は、蒸気入口５０から離れた金属メッシュ４５のメッシュ穴より大きい。すなわち、粗いステンレス鋼の金属メッシュは最初に使用され、エネルギー及び圧力を低減する機能及び消音機能を提供する。蒸気の圧力及び運動エネルギーが低減されているため、以下のステンレス鋼の金属メッシュのメッシュ穴は徐々に小さくすることができる。例えば、金属メッシュ４１～４５のメッシュ穴の寸法は徐々に小さくし（メッシュ４５の穴＜メッシュ４４の穴＜メッシュ４３の穴＜メッシュ４２の穴＜メッシュ４１の穴）、蒸気の圧力と運動エネルギーを段階的に減少する効果を得る。図３において、傾斜板８２は左から右に下向きに傾斜する。

【0016】

本実施例の蒸気回収設備によれば、縦型蒸気トンネルは、高圧蒸気の流れを緩衝し、複数の金属メッシュの層は、蒸気のエネルギー及び圧力を低減し、複数の金属ウールコンポーネントは、騒音を消し、蒸気を吸収する。したがって、空冷と水冷を併用することで急速冷却を実現し、低騒音の蒸気回収を実現することができる。

【0017】

好ましい実施例に関する詳細な説明で提示された具体的な実施例は、本発明の技術的な内容を説明するためのものであり、本発明を上述した実施例に狭く限定するのではない。本発明の思想及び以下の特許請求の範囲を逸脱しない様々な変更は、本願発明の範囲に含まれている。

【符号の説明】

【0018】

１０：ハウジング
１１：外表面
２０：空冷熱交換板
３０：チャンバー
３１：中間サブチャンバー
３２～３９：周辺サブチャンバー
３６Ａ：スプレーチャンバー
３６Ｂ：排気チャンバー
４０：メッシュ蒸気トンネル
４１～４５：金属メッシュ
５０：蒸気入口
６０：スプレーヘッド
７０：水の出口
８０：メッシュパーティション
８１：金属ウールコンポーネント
８２：傾斜板
９０：制御装置
９１：冷却水供給源
９２：温度センサー
９５：通気構造
１００：蒸気回収設備
２００：蒸気発生設備
２２０：タービン
２３０：発電機

【図1】

【図2】

【図3】