JP3754527B2 - ドレン管システム - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えば地熱発電プラントのアフタクーラから排出されるドレンを復水器に供給するドレン管等に適用されるドレン管システムの改良に係り、特に構成の簡素化、低コスト化、スペースの有効利用等が図れるドレン管システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば地熱発電プラントでは、蒸気やガスを冷却して大気に放出するためのアフクーラが設けられ、このアフタクーラで回収されたドレンは、熱回収の目的から蒸気タービン排気凝縮用の復水器にドレン管を介して供給される。この場合、アフタクーラの器内圧は復水器の器内圧よりも高いことから、このような圧力の異なる容器を接続するドレン管を設計する手法として、各容器の規定圧力や流量を確保するために、ドレン管の途中に調節弁を介して接続するシステムと、復水器内の水位よりも低位の管部を有するU字形のドレン管を用いる、いわゆるUシールを介して接続するシステムとが知られている。
【0003】
図4は、調節弁を介して接続する従来のシステムを示す系統図である。
【0004】
この図4に示したシステムでは、アフタクーラ1内に蒸気・ガス管2を介して流入する蒸気、ガス、水等が、冷却水管3を介して流入する水によって冷却され、蒸気等はベントとして大気放出管4から大気へ放出されるとともに、ドレンはドレン管5を介して復水器6に供給されるようになっている。ドレン管5には水位調節計7が設けられ、この水位調節計7はアフタクーラ1に設けたクーラ水位計8によって開度を制御され、アフタクーラ内のドレン9aの水位が復水器6内のドレンの水位よりも高く維持されるようになっている。
【0005】
そして、例えばアフタクーラ1の器内圧は1.08kg/cm2 、復水器6の器内圧は0.136kg/cm2 に設定され、その圧力差によってアフタクーラ1から復水器6側にドレン管5を介してドレン供給が行われる。また、ドレン管5内では、水位調節弁7によってアフタクーラ1の器内圧と復水器6の器内圧とが分離され、アフタクーラ1内に一定水位が維持されるように流量が制御される。
【0006】
また、図5はUシールを介して接続する従来のシステムを示す系統図である。
【0007】
この図5に示したシステムでは、アフタクーラ1と復水器6とを、この復水器6内のドレン9bの水位よりも低位の管部5bを有するU字形のドレン管5で接続し、このドレン管5を介してアフタクーラ1からドレンを復水器6に供給するようになっており、低位の管部5bに一定のドレンの水位を常時保持して、ドレンを貯溜させるようになっている。
【0008】
このシステムでは、ドレン管5によるUシール機能によって、上記同様にアフタクーラ1の器内圧と復水器6の器内圧とを分離して運転を継続することができ、その場合、Uシールを得るためにドレン管5では例えばフルード数が0.3以下に設定される。
【0009】
フルード数は、次の数式により決定される。
【0010】
【数1】
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術においては、図4の水位調節弁7を設置する場合には、アフタクーラ1内にドレンを貯溜させるためにクーラ容積を大きくせざるを得ず、また水位調節弁7自体の構成が複雑でコスト高となり、経済的に不利となる。
【0012】
また、図5のフルード数が0.3以下のUシール機能を有するドレン管5を設置する場合には、ドレン管を大径とし、かつ低位の管部5aのために例えば10m以上の深さを有するピットを、メンテナンス性も考慮した大きさで掘らなければならない。このため、土木作業等についてのコストが高くなり、また発電所内の点検性およびメンテナンス性が低下したり、クーラ内の圧力変動によりUシール切れを起こす等の不具合が発生する場合もある。
【0013】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、経済的に有利なUシール配管を前提として、大きなサイズのドレン管を採用する必要なく、Uシールを確保できるとともに、プラント起動時または突発的なクーラ内の圧力変動によるUシール切れを防止することができるドレン管システムを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項1の発明では、蒸気タービンプラントに設けられる蒸気冷却用のクーラと、このクーラよりも内圧が低い蒸気タービン排気凝縮用の復水器とを、この復水器内の水位よりも低位の管部を有するU字形のドレン管で接続し、このドレン管を介して前記クーラからドレンを前記復水器に供給するドレン管システムであって、前記ドレン管の途中に気水分離装置を設け、気体を前記ドレン管の外部に排出することを特徴とするドレン管システムを提供する。
【0015】
請求項2の発明では、蒸気タービンプラントに設けられる蒸気冷却用のクーラと、このクーラよりも内圧が低い蒸気タービン排気凝縮用の復水器とを、この復水器内の水位よりも低位の管部を有するU字形のドレン管で接続し、このドレン管を介して前記クーラからドレンを前記復水器に供給するドレン管システムであって、前記クーラ内の下部に常時、一定以上の水位を保持してドレンを貯溜させることを特徴とするドレン管システムを提供する。
【0016】
請求項3の発明では、蒸気タービンプラントに設けられる蒸気冷却用のクーラと、このクーラよりも内圧が低い蒸気タービン排気凝縮用の復水器とを、この復水器内の水位よりも低位の管部を有するU字形のドレン管で接続し、このドレン管を介して前記クーラからドレンを前記復水器に供給するドレン管システムであって、前記ドレン管の復水器入口部位にオリフィスを設けたことを特徴とするドレン管システムを提供する。
【0017】
請求項4の発明では、請求項1から3までのいずれかに記載のドレン管システムにおいて、ドレン管のフルード数を1.0以上に設定することを特徴とするドレン管システムを提供する。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るドレン管システムの実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態では、地熱発電プラントのアフタクーラと復水器とを接続するドレン管に適用した場合について説明する。
【0019】
第1実施形態(図1)
図1は本実施形態によるドレン管システムを示す系統図である。
【0020】
この図1に示したシステムでは、アフタクーラ11内に蒸気・ガス管22を介して流入する蒸気、ガス、水等が、冷却水管13を介して流入する水によって冷却され、蒸気等はベントとして大気放出管14から大気へ放出されるとともに、ドレンはドレン管15を介して復水器16に供給されるようになっている。
【0021】
すなわち、アフタクーラ11の器内圧は例えば1.08kg/cm2 に、また復水器16の器内圧は0.136kg/cm2 にそれぞれ設定され、その圧力差によってアフタクーラ11から復水器16側にドレン管5を介してドレン供給が行われる。なお、ドレン温度は68℃、ドレン流量は850Ton/Hrである。
【0022】
このような構成のもとで、本実施形態では図1に示すように、ドレン管15が復水器16内のドレン17の水位よりも低位の管部15aを有するものされ、この管部15aの上流側に気水分離装置18が設けられている。
【0023】
この気水分離装置18は、一定高さを有する気水分離管19と、この気水分離管19の上部に連結されたガス抜き装置管20とを有し、ガス抜き装置管20は大気放出管14に接続されている。そして、アフタクーラ11から排出されるドレンは、ドレン管15を介して気水分離管19内に流入し、内部にドレン17を一定の水位で貯溜されるように設定されるとともに、ドレン17中に含まれた気体は、アフタクーラ11と同圧力のガス抜き装置管20を介して大気放出管14に放出されるようになっている。これによりUシール部にガスが巻き込まれず、液体Uシールが形成される。
【0024】
本実施形態においては、ドレン管15のサイズがフルード数1.0以上に設定され、これにより直径は例えば400mmに設定されている。また、ガス抜き装置管20は、ドレン管15内の半分の面積がガスとすると、サイズは直径100mm、管内流速は15m/s、圧力損失は0.01kg/cm2 (ガス抜き装置管20は直管相当長さを30mとする)となる。
【0025】
このような本実施形態のシステムにおいては、ドレン管15に設けられた気水分離管19によるUシール機能によって、アフタクーラ11の器内圧と復水器16の器内圧とを分離して運転を継続することができる。この場合、本実施形態ではUシール機能を得るために、ドレン管15のフルード数が1以上に設定されていることにより、従来の設計手法でドレン管のサイズがフルード数0.3以下となって直径600mmを要する場合に比較して、小径とすることができる。
【0026】
よって、本実施形態によれば、経済的に有利なUシール配管を前提として、大きなサイズのドレン管を採用する必要なく、Uシールを確保することができる。また、ドレン管15の途中に設けた気水分離管19にドレン17を貯溜することによって、プラント起動時または突発的なクーラ内の圧力変動によるUシール切れを防止することができる。
【0027】
第2実施形態(図2)
図2は本実施形態によるシステムを示す系統図である。
【0028】
本実施形態では、アフタクーラ11と、このアフタクーラ11よりも内圧が低い蒸気タービン排気凝縮用の復水器16とを、この復水器16内の水位よりも低位の管部15aを有するU字形のドレン管15で接続し、このドレン管15を介してアフタクーラ11からドレンを復水器16に供給する点では前記第1実施形態と同様である。
【0029】
本実施形態が前記第1実施形態と異なる点は、アフタクーラ11内の下部に、常時一定以上のドレン17を貯溜し、その水位が保持されるように設定した点にある。
【0030】
本実施形態によれば、ドレン17はアフタクーラ11内で水位を保ったままクーラ下部よりドレン管15を通って復水器16へと導かれる。すなわち、アフタクーラ11内に水位を保つことにより、アフタクーラ11内のガスをドレン管15へ巻き込まない構造となっている。
【0031】
本実施形態にいおては、ドレン管15のサイズがフルード数1.0以上に設定され、これにより直径は例えば400mmに設定されている。また、蒸気条件等は前記第1実施形態と同様である。
【0032】
このような本実施形態のシステムにおいては、アフタクーラ11内に水位を持ち、アフタクーラ11内のガスをドレン管15内に巻き込まないことによって、大きなサイズのドレン管を採用する必要なく液体Uシールを確保することができる。
【0033】
第3実施形態(図3)
図3は本実施形態によるシステムを示す系統図である。
【0034】
本実施形態では、アフタクーラ11と、このアフタクーラよりも内圧が低い蒸気タービン排気凝縮用の復水器16とを、この復水器16内の水位よりも低位の管部15aを有するU字形のドレン管15で接続し、このドレン管15を介してアフタクーラ11からドレンを復水器16に供給する点では前記第1実施形態と同様である。
【0035】
本実施形態が前記第1実施形態と異なる点は、ドレン管15の復水器入口部位にオリフィス21を設けた点にある。
【0036】
このような構成の本実施形態においては、復水器16の入口部にオリフィス21が設けられているので、アフタクーラ11からドレンがドレン管15を通り、復水器16へと導かれ際に、アフタクーラ11の器内圧力の変動時、またはプラント起動時の圧力不安定状態における圧力緩衝部材として機能する。したがって、このようなプラント起動時または突発的なクーラ内の脈動等の圧力変動によりUシール水位が下がらないように制御されることにより、ドレン流の抵抗が増大し、液体Uシールが切れないように保持される。
【0037】
よって、本実施形態によっても、経済的に有利なUシール配管を前提として、大きなサイズのドレン管を採用する必要なく、Uシールを確保することができ、特にプラント起動時または突発的なクーラ内の圧力変動によるUシール切れを防止できるという大きい利点が得られる。
【0038】
【発明の効果】
以上で詳述したように、本発明によれば、複雑な装置または機器を必要とせずに、コスト的にも機器配置上のスペース的にも、有利な装置および系統を提供することができる。
【0039】
すなわち、請求項1の発明によれば、クーラドレン管内にクーラより巻き込まれたガスを気水分離器でドレンとガスとに分離し、ドレンは圧力差により復水器へ流し、ガスは気水分離管の上部より抜き出し、クーラ内と同圧力の放出管またはクーラ本体に接続することによりUシール部にガスを巻き込まず、液体Uシールを形成することができる。
【0040】
請求項2の発明によれば、クーラ本体内に水位を持ち、クーラ内のガスをドレン管内に巻き込まず、液体Uシールを確保することができる。
【0041】
請求項3の発明では、Uシール二次側の復水器入口部にオリフィスを挿入してドレンの抵抗を増大したので、プラント起動時または突発的なクーラ内の脈動等の圧力変動によりUシール水位が下がらず、液体Uシールが切れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るドレン管システムの第1実施形態の構成を示す系統図。
【図2】本発明に係るドレン管システムの第2実施形態の構成を示す系統図。
【図3】本発明に係るドレン管システムの第3実施形態の構成を示す系統図。
【図4】従来のドレン管システムの一例による構成を示す系統図。
【図5】従来のドレン管システムの他の例による構成を示す系統図。
【符号の説明】
11 アフタクーラ
12 蒸気・ガス管
13 冷却水管
14 大気放出管
15 ドレン管
16 復水器
17 ドレン
18 気水分離装置
19 気水分離管
20 ガス抜き装置管
21 オリフィス
Claims (4)
- 蒸気タービンプラントに設けられる蒸気冷却用のクーラと、このクーラよりも内圧が低い蒸気タービン排気凝縮用の復水器とを、この復水器内の水位よりも低位の管部を有するU字形のドレン管で接続し、このドレン管を介して前記クーラからドレンを前記復水器に供給するドレン管システムであって、前記ドレン管の途中に気水分離装置を設け、気体を前記ドレン管の外部に排出することを特徴とするドレン管システム。
- 蒸気タービンプラントに設けられる蒸気冷却用のクーラと、このクーラよりも内圧が低い蒸気タービン排気凝縮用の復水器とを、この復水器内の水位よりも低位の管部を有するU字形のドレン管で接続し、このドレン管を介して前記クーラからドレンを前記復水器に供給するドレン管システムであって、前記クーラ内の下部に常時、一定以上の水位を保持してドレンを貯溜させることを特徴とするドレン管システム。
- 蒸気タービンプラントに設けられる蒸気冷却用のクーラと、このクーラよりも内圧が低い蒸気タービン排気凝縮用の復水器とを、この復水器内の水位よりも低位の管部を有するU字形のドレン管で接続し、このドレン管を介して前記クーラからドレンを前記復水器に供給するドレン管システムであって、前記ドレン管の復水器入口部位にオリフィスを設けたことを特徴とするドレン管システム。
- 請求項1から3までのいずれかに記載のドレン管システムにおいて、ドレン管のフルード数を1.0以上に設定することを特徴とするドレン管システム。
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