JP5743049B2 - Condenser - Google Patents
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Description
本発明は、復水器に関するものであり、特にアンモニアを用いた高pH運転時においても、非凝縮性ガスを抽出するための空気管からアンモニアが大量排出されることを防止することができる復水器に関するものである。 The present invention relates to a condenser, and more particularly to a condenser that can prevent a large amount of ammonia from being discharged from an air pipe for extracting non-condensable gas even during high pH operation using ammonia. It relates to water containers.
例えば蒸気タービンシステムでは、ボイラで燃料を燃焼させ、発生した燃焼ガスの熱エネルギーをボイラ水に伝達することにより蒸気を発生させる。そして、該蒸気を加熱器で加熱して過熱蒸気とし、該過熱蒸気によりタービンを回転させることで、発電機を駆動して発電する。前記タービンを回転させる仕事をした蒸気は、復水器にて例えば海水等の冷却水と熱交換して冷却されることによって凝縮し、冷却水(復水)に戻り、復水ポンプによって前記ボイラに戻される。 For example, in a steam turbine system, fuel is burned in a boiler, and steam is generated by transmitting thermal energy of the generated combustion gas to boiler water. Then, the steam is heated by a heater to be superheated steam, and the turbine is rotated by the superheated steam to drive the generator to generate power. The steam that has worked to rotate the turbine is condensed by cooling by exchanging heat with cooling water such as seawater in a condenser, and returning to cooling water (condensate). Returned to
このような蒸気タービンシステムにおいて、復水器は、タービンの排出口と連通し前記蒸気が導入される本体と、該本体内に水平方向に沿って配設された冷却水が流通する多数の冷却管からなる冷却管群とから構成されている。そして、タービンから排出された蒸気が前記本体内に導入され、該蒸気と前記冷却管群を構成する各冷却管内の冷却水との間で熱交換がなされ、前記蒸気は冷却されて凝縮され復水となる。 In such a steam turbine system, the condenser includes a main body that communicates with a discharge port of the turbine and into which the steam is introduced, and a large number of cooling water in which cooling water disposed in the horizontal direction flows in the main body. And a cooling pipe group consisting of pipes. Then, the steam discharged from the turbine is introduced into the main body, heat exchange is performed between the steam and the cooling water in each cooling pipe constituting the cooling pipe group, and the steam is cooled, condensed and recovered. It becomes water.
このような復水器は、例えば特許文献1に開示されている。特許文献1に開示された復水器は、蒸気を流入させる蒸気流入口と、流入した蒸気を凝縮する複数の冷却管と、蒸気に混入した非凝縮性ガスを抽出する空気管と、非凝縮性ガスを外部に排出するために抽出管に接続された排出管と、冷却管で凝縮された凝縮液を流出させる凝縮液出口と、枠体と、冷却管に冷却水を供給する冷却水流入側の水室と、冷却管から流出した冷却水を外部に排出する冷却水流出側の水室と、管巣を複数個のスパンに区分するように冷却管の軸方向に所定間隔を開けて配設された複数の支持板とを備え、復水器内部の圧力分布に対応して、スパン毎に空気管からの非凝縮性ガスの抽気量を異ならせるものである。
このような復水器を用いることで、蒸気を復水とすることができる。
Such a condenser is disclosed in Patent Document 1, for example. The condenser disclosed in Patent Document 1 includes a steam inlet for introducing steam, a plurality of cooling pipes for condensing the introduced steam, an air pipe for extracting noncondensable gas mixed in the steam, and a non-condensing A discharge pipe connected to the extraction pipe for discharging the sexual gas to the outside, a condensate outlet for discharging the condensate condensed in the cooling pipe, a frame, and a cooling water inflow for supplying cooling water to the cooling pipe A predetermined interval in the axial direction of the cooling pipe so as to divide the tube nest into a plurality of spans. A plurality of support plates are provided, and the amount of non-condensable gas extracted from the air pipe is varied for each span corresponding to the pressure distribution inside the condenser.
By using such a condenser, steam can be used as condensate.
しかしながら、特許文献1に開示された技術においては、蒸気に混入した非凝縮性ガスを抽出する空気管の一端は閉じられており、他端は排出管を介して外部の真空ポンプに接続されている。即ち、特許文献1に開示された技術では、前記空気管の両端は復水器内で開放されておらず、空気管内の非凝縮性ガスは真空ポンプによって直接的に吸引されるように構成されている。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, one end of an air pipe that extracts a non-condensable gas mixed in steam is closed, and the other end is connected to an external vacuum pump via a discharge pipe. Yes. That is, in the technique disclosed in Patent Document 1, both ends of the air pipe are not opened in the condenser, and the non-condensable gas in the air pipe is directly sucked by a vacuum pump. ing.
発明者は、このような両端が復水器内で開放されておらず且つ直接的にポンプによって内部の非凝縮性ガスが吸引される空気管を有する復水器において、復水器を構成する各金属部品の錆防止のために系内にアンモニアを導入してアンモニアを用いた高pH運転を実施したところ、前記空気管から抽気される非凝縮性ガスとともに大量のアンモニアが排出されることが分かった。 The inventor configures the condenser in such a condenser having an air pipe in which both ends are not opened in the condenser and the internal noncondensable gas is sucked directly by the pump. In order to prevent rust of each metal part, ammonia was introduced into the system and a high pH operation using ammonia was performed. As a result, a large amount of ammonia was discharged together with the non-condensable gas extracted from the air pipe. I understood.
これは、両端が復水器内で開放されておらず且つ直接的にポンプによって内部の非凝縮性ガスが吸引される空気管を有する復水器では、系内に導入したアンモニアが、前記非凝縮性ガスに混入されて空気管内に導入され、非凝縮性ガスとともにポンプにより直接吸引されたためと考えられる。 This is because in a condenser having an air pipe in which both ends are not opened in the condenser and the internal noncondensable gas is directly sucked by a pump, the ammonia introduced into the system is This is probably because it was mixed with the condensable gas, introduced into the air pipe, and directly sucked by the pump together with the non-condensable gas.
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、抽出した非凝縮性ガスを外部に直接的に吸引する吸引手段に接続された空気管を有し、アンモニアを用いた高pH運転時にも空気管から非凝縮性ガスとともに大量のアンモニアが流出すること防止することができる復水器を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the problems of the prior art, the present invention has an air pipe connected to suction means for directly sucking the extracted noncondensable gas to the outside, and the air pipe is also used during high pH operation using ammonia. An object of the present invention is to provide a condenser that can prevent a large amount of ammonia from flowing out together with a non-condensable gas.
上記の課題を解決するために、本発明においては、蒸気を流入させる蒸気流入口と、該蒸気流入口から流入した蒸気を凝縮する複数の冷却管からなる冷却管群と、前記蒸気に混入した非凝縮性ガスを抽出する空気管とを有し、該空気管は抽出した非凝縮性ガスを外部に直接的に吸引する吸引手段に接続されている復水器において、前記空気管に抽出される非凝縮性ガスを冷却する空気冷却部を有し、散水するための散水手段を該空気冷却部よりも上方に設け、前記空気管は、下部に前記非凝縮性ガスを抽出する開口部を有し、前記空気冷却部の両側には、前記蒸気を前記空気冷却部に下側から回り込むように導入させる一対の仕切板が設けられ、前記散水手段は、前記開口部の下方であって、前記一対の仕切板の下端より上方で該一対の仕切板間に配置されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, a steam inlet into which steam is introduced, a cooling pipe group including a plurality of cooling pipes that condense the steam that has entered from the steam inlet, and the steam mixed therein An air pipe for extracting the non-condensable gas, and the air pipe is extracted to the air pipe in a condenser connected to a suction means for directly sucking the extracted non-condensable gas to the outside. that has an air cooling unit for a non-condensable gas is cooled, set above the air cooling unit watering means for sprinkling only, the air tube has an opening for extracting the non-condensable gases in the lower part A pair of partition plates for introducing the steam into the air cooling unit from below to be provided on both sides of the air cooling unit, and the watering means is below the opening. The pair of partitions above the lower ends of the pair of partition plates Characterized in that it is disposed between.
これにより、本発明の復水器を系内にアンモニアを導入した高pH運転を行う際において、復水器内に流入したアンモニアは、仕切板を下側から回り込むようにして、空気冷却部に下側から導入されて、前記散水手段からの散水に吸収される。そのため、前記アンモニアが前記非凝縮性ガスに混入して空気管に導入されることを防止することができる。つまり、アンモニアが非凝縮性ガスとともに前記空気管を介して前記吸引手段により復水器外に流出することを防止できる。また、空気管へ向かう流体は必ず空気冷却部を通ることになる。そのため、空気管に向かう非圧縮性ガスを空気管に導入される前に確実に空気冷却部で冷却することができるとともに、該非圧縮性ガスに混入して空気管に向かうアンモニアを確実に空気冷却部での散水に吸収させることができる。つまり、空気管に向かう非圧縮性ガスを確実に冷却するとともに、空気管から大量のアンモニアが流出することを確実に防止することができる。 As a result, when the condenser of the present invention is operated at high pH with ammonia introduced into the system, the ammonia that has flowed into the condenser enters the air cooling section so as to wrap around the partition plate from below. It is introduced from the lower side and absorbed by the watering from the watering means. Therefore, the ammonia can be prevented from being mixed into the non-condensable gas and introduced into the air pipe. That is, ammonia can be prevented from flowing out of the condenser by the suction means through the air pipe together with the non-condensable gas. Moreover, the fluid which goes to an air pipe always passes an air cooling part. For this reason, the incompressible gas going to the air pipe can be reliably cooled by the air cooling unit before being introduced into the air pipe, and the ammonia mixed into the incompressible gas and going to the air pipe can be reliably cooled by air. Can be absorbed by watering at the section. That is, it is possible to reliably cool the incompressible gas toward the air pipe and to reliably prevent a large amount of ammonia from flowing out of the air pipe.
また、前記蒸気を凝縮して得られた復水の一部を前記散水手段に供給する散水用復水供給手段を設け、前記散水手段は、前記復水を前記空気冷却部に散水するとよい。
これにより、前記アンモニアを吸収した散水は前記復水と同質の水となるため、前記散水後の水を復水と混合し、有効に利用することができる。
Further, it is preferable to provide a sprinkling condensate supply means for supplying a part of the condensate obtained by condensing the steam to the sprinkling means, and the sprinkling means sprays the condensate into the air cooling unit.
Thereby, since the water spray which absorbed the ammonia turns into water of the same quality as the condensate, the water after the water spray can be mixed with the condensate and used effectively.
また、前記複数の冷却管は、前記開口部の下方に頂点が位置する断面三角形形状に配置され、前記一対の仕切板は、前記断面三角形形状の三角形の辺に沿って設けられるとよい。
これにより、空気管に向かう流体が空気冷却部を迂回して空気管内に導入されることを防止し、空気管から大量のアンモニアが流出することをさらに確実に防止することができる。
Further, the prior SL plurality of cooling pipes, is arranged below the front KiHiraki opening the triangular section shape whose vertices are located, a pair of partition plates are provided along the sides of the triangle of the triangular sectional shape Good.
As a result, it is possible to prevent the fluid directed to the air pipe from being introduced into the air pipe by bypassing the air cooling section, and more reliably preventing a large amount of ammonia from flowing out from the air pipe.
本発明によれば、抽出した非凝縮性ガスを外部に直接的に吸引する吸引手段に接続された空気管を有し、アンモニアを用いた高pH運転時にも空気管から非凝縮性ガスとともに大量のアンモニアが流出すること防止することができる復水器を提供することができる。 According to the present invention, the air pipe connected to the suction means for directly sucking the extracted non-condensable gas to the outside, and a large amount of the non-condensable gas from the air pipe even during high pH operation using ammonia. It is possible to provide a condenser that can prevent the ammonia from flowing out.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.
図1は実施例に係る復水器の縦断面図である。また、図2は図1におけるA−A断面図であり、図3は実施例に係る空気管及びその周辺部の概略図であって、斜視図の概略に相当する。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a condenser according to an embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic view of the air pipe and its peripheral part according to the embodiment, which corresponds to the schematic perspective view.
まず、図1〜図3を用いて本実施例に係る復水器の構成について説明する。
本実施例においては、蒸気タービンシステムに用いられる復水器を例示して説明するが、本発明の復水器は蒸気タービンシステムに用いられるものに限定されるものではない。
なお、本実施例における蒸気タービンシステムでは、ボイラで燃料を燃焼させ、発生した燃焼ガスの熱エネルギーをボイラ水に伝達することにより蒸気を発生させる。そして、この蒸気を加熱器で加熱して過熱蒸気とし、該過熱蒸気によりタービンを回転させることで、発電機を駆動して発電する。前記タービンを回転させる仕事をした蒸気は、復水器にて例えば海水等の冷却水と熱交換して冷却されることによって凝縮し、冷却水(復水)に戻り、復水ポンプによって前記ボイラに戻される。
First, the structure of the condenser which concerns on a present Example is demonstrated using FIGS. 1-3.
In this embodiment, a condenser used in a steam turbine system will be described as an example, but the condenser of the present invention is not limited to that used in a steam turbine system.
In the steam turbine system in the present embodiment, fuel is burned in a boiler, and steam is generated by transmitting thermal energy of the generated combustion gas to boiler water. Then, this steam is heated by a heater to form superheated steam, and the turbine is rotated by the superheated steam, thereby driving the generator to generate power. The steam that has worked to rotate the turbine is condensed by cooling by exchanging heat with cooling water such as seawater in a condenser, and returning to cooling water (condensate). Returned to
復水器1は、前記タービンを回転させる仕事をした蒸気を流入させるための蒸気流入口2と、流入される冷却水のための水室4と、前記蒸気を冷却した後の排出される冷却水のための水室6と、水室4からの冷却水を内部に流すことにより蒸気流入口2から流入された蒸気を冷却して凝縮するための多数の冷却管からなる冷却管群8と、蒸気流入口2から流入した蒸気中に混入した非凝縮性ガスを抽出する空気管10と、底部に形成されたホットウェルタンク12と、から主に構成されている。
The condenser 1 includes a
蒸気流入口2は、蒸気タービン(不図示)を回転させる仕事をした後の蒸気が排出される排気室(不図示)に連結されており、該排気室からの蒸気が蒸気流入口2より復水器1内に流入される。
The
冷却管群8は、蒸気流入口2から流入される蒸気の流入方向と略直交する水平方向に沿って設けられた多数の冷却管から構成される。冷却管群8を構成する各冷却管は、それぞれ両端部が水室4と水室6に開口されている。即ち、水室4と水室6とは、冷却管群8を構成する各冷却管によって連通されている。
The
ホットウェルタンク12は、冷却管群8で冷却されて凝縮された復水を一時的に貯留するために設けられるもので、復水器1の底部に設けられている。また、ホットウェルタンク12には、一時的に貯留された復水を流出させるための復水出口14が設けられている。復水出口14から流出した復水は、復水ポンプ(不図示)によりボイラ(不図示)に送られる。
The
空気管10は、冷却管群8を構成する多数の冷却管と同様に蒸気入口2から流入される蒸気の流入方向と略直交する水平方向に沿って設けられており、水室4近傍から水室6近傍に至る範囲で、冷却管群8の中央部付近に配置されている。なお、空気管10の両端は閉鎖されており、開口部等は有していない。
さらに、空気管10には空気抽出管24が取り付けられている。空気抽出管24は真空ポンプ等の吸引手段(不図示)に接続されており、該吸引手段により空気管10内の空気等の非凝縮性ガスを吸引できるように構成されている。
The
Further, an
また、空気管10の下部には全長に亘ってスリット状の開口部10aが設けられている。さらに、空気管10の下方に位置し、冷却管群8を構成する冷却管の一部によって、空気冷却部22が形成されている。空気冷却部22は、空気管10に流入される非凝縮性ガスを冷却するものであり、前記スリット状の開口部10a付近を頂点とした断面三角形形状をしている。さらに、空気管10と空気冷却部22との間には、空気冷却部22の断面形状の三角形の辺に沿って仕切板26が設けられている。
Further, a slit-
さらに、本発明に特に特徴的な構成として、空気冷却部22上部に散水管28が設けられている。散水管28は、冷却管群8を構成する冷却管や空気管10と同様に、蒸気入口2から流入される蒸気の流入方向と略直交する水平方向に沿って設けられており、水室4近傍から水室6近傍に至る範囲に配置されている。
散水管28は、下面に多数の散水孔が設けられており、管内の水を空気冷却部22に散布することができるように構成されている。
なお、散水管28は、冷却管群8と別途設けることもできるが、例えば散水管を持たない既設設備を改造して本発明の実施をする場合等には、冷却管群8を構成する冷却管のうち1本以上を改造して散水管とすることもできる。
Further, as a particularly characteristic configuration of the present invention, a
The
The
散水管28から散布する水は復水を用いる。散水管28への復水の供給は、例えば復水出口14から分岐して散水管28に至る散水供給路29を設けるとともに、散水供給路29上にポンプ29aを設けることで可能となる。この場合、ポンプ29aを駆動すると散水出口14を流れる復水の一部を散水管28へ供給することができる。
Condensate is used as the water sprayed from the
次に、本実施例に係る復水器1の動作について説明する。
なお、本実施例においては、系内にアンモニアを導入して高pH運転を実施する場合の復水器の動作について説明する。
Next, operation | movement of the condenser 1 which concerns on a present Example is demonstrated.
In the present embodiment, the operation of the condenser when ammonia is introduced into the system and high pH operation is performed will be described.
蒸気を凝縮させるための例えば海水などの冷却水は、冷却水流入口4aから水室4へ流入し、水室4から冷却管群8を構成する多数の冷却管の内部を流れて水室6へ移送される。水室6へ移送された前記冷却水は、水室6の冷却水流出口6aから復水器1の外部へと排出される。
Cooling water such as seawater for condensing steam flows into the water chamber 4 from the cooling
一方、蒸気流入口2から復水器1へ流入した蒸気は、冷却管群8を構成する多数の冷却管の間を落下しながら流れ、該多数の冷却管内を流れる冷却水と熱交換することで冷却管の外表面で凝縮されて復水となってホットウェルタンク12に落下し、一時的に貯留される。ホットウェルタンク12に一時的に貯留された復水は、復水出口14から復水器1の外部へ流出し、蒸気タービンシステムを構成するボイラで使用される。
On the other hand, the steam flowing into the condenser 1 from the
また、蒸気流入口2から復水器1へ流入した蒸気中に含まれる空気などの非凝縮性ガス及び該非凝縮性ガスに混入したアンモニアは、仕切板26を下側から回り込むようにして、空気冷却部22に下側から導入される。
Further, the non-condensable gas such as air contained in the steam flowing into the condenser 1 from the
空気冷却部22に導入された前記非凝縮性ガスは、空気冷却部を構成する複数の冷却管の間を上昇しながら流れ、該複数の冷却管内を流れる冷却水と熱交換するとともに、散水管28からの散水によって冷却される。該冷却された非凝縮性ガスは、空気管10の下部に設けたスリット状の開口部10aより空気管10内に導入され、外部の真空ポンプ(不図示)によって吸引されて空気抽出管24を介して復水器1の外部に抽出される。
The non-condensable gas introduced into the
一方、前記非凝縮性ガスに混入して空気冷却部22に導入されたアンモニアは、散水管28からの散水に吸収される。前記アンモニアを吸収した散水は、そのままホットウェルタンク12に落下した後、復水出口14から復水器1の外部へ流出し、蒸気タービンシステムを構成するボイラで使用される。
On the other hand, the ammonia mixed into the non-condensable gas and introduced into the
以上により説明した本実施例に係る復水器1によれば、アンモニアを用いた高pH運転時において、復水器1内に流入したアンモニアは、散水管28からの散水に吸収されてホットウェルタンク12に落下する。従って、アンモニアが非凝縮性ガスとともに空気管10を介して復水器1外に流出することを防止することができる。
According to the condenser 1 according to the present embodiment described above, during high pH operation using ammonia, the ammonia flowing into the condenser 1 is absorbed by the sprinkling from the sprinkling
また、散水管28からの散水は、アンモニアを吸収することができるものであれば特に限定されるものではないが、本実施例のように復水を用いることが好ましい。該散水はホットウェルタンク12に落下して、ホットウェルタンク12で復水と混合され、復水とともに蒸気タービンシステムで使用されるためである。
The water spray from the
さらに、本実施例においては、空気管10への入口となる開口部10aを空気管10の下部に設け、その下方に散水管28が配置される空気冷却部22を設けているため、空気管10へ向かう流体は必ず空気冷却部22を通ることになる。そのため、空気管10に向かう非圧縮性ガスを空気管10に導入される前に確実に空気冷却部22で冷却することができるとともに、該非圧縮性ガスに混入して空気管10に向かうアンモニアを確実に空気冷却部22での散水管28からの散水に吸収させることができる。つまり、空気管10に向かう非圧縮性ガスを確実に冷却するとともに、空気管10から大量のアンモニアが流出することを確実に防止することができる。
さらに、仕切板26を設けていることで、空気管10に向かう流体が空気冷却部22を迂回して空気管10内に導入されることを確実に防止し、空気管10から大量のアンモニアが流出することをさらに確実に防止している。
Further, in this embodiment, the
Furthermore, by providing the
抽出した非凝縮性ガスを外部に直接的に吸引する吸引手段に接続された空気管を有し、アンモニアを用いた高pH運転時にも空気管から非凝縮性ガスとともに大量のアンモニアが流出すること防止することができる復水器として利用することができる。 It has an air pipe connected to a suction means that directly sucks the extracted non-condensable gas to the outside, and a large amount of ammonia flows out from the air pipe together with the non-condensable gas even during high pH operation using ammonia. It can be used as a condenser that can be prevented.
1 復水器
2 蒸気流入口
8 冷却管群
10 空気管
10a 開口部
12 ホットウェル
22 空気冷却部
26 仕切板
28 散水管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記空気管に抽出される非凝縮性ガスを冷却する空気冷却部を有し、
散水するための散水手段を該空気冷却部よりも上方に設け、
前記空気管は、下部に前記非凝縮性ガスを抽出する開口部を有し、
前記空気冷却部の両側には、前記蒸気を前記空気冷却部に下側から回り込むように導入させる一対の仕切板が設けられ、
前記散水手段は、前記開口部の下方であって、前記一対の仕切板の下端より上方で該一対の仕切板間に配置されている
ことを特徴とする復水器。 A steam inlet through which the steam flows in, a cooling pipe group composed of a plurality of cooling pipes that condense the steam that flows in from the steam inlet, and an air pipe that extracts the non-condensable gas mixed in the steam, In the condenser connected to the suction means for directly sucking the extracted non-condensable gas to the outside,
An air cooling unit for cooling the non-condensable gas extracted into the air pipe;
Set above the air cooling unit watering means for sprinkling,
The air pipe has an opening for extracting the non-condensable gas at a lower part,
On both sides of the air cooling part, a pair of partition plates for introducing the steam so as to wrap around the air cooling part from below is provided,
The water spray means is disposed between the pair of partition plates below the opening and above the lower ends of the pair of partition plates.
前記散水手段は、前記復水を前記空気冷却部に散水することを特徴とする請求項1記載の復水器。 Providing watering condensate supply means for supplying a part of the condensate obtained by condensing the steam to the watering means;
The condenser according to claim 1, wherein the water spray means sprays the condensate into the air cooling unit.
前記一対の仕切板は、前記断面三角形形状の三角形の辺に沿って設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の復水器。 The plurality of cooling pipes are arranged in a triangular shape with a vertex located below the opening,
The condenser according to claim 1 or 2, wherein the pair of partition plates are provided along a side of the triangle having the triangular cross section.
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