JPH06213406A - 過熱蒸気の減温器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸気配管内を流通する過熱蒸気の流量を計測
すると共に、この過熱蒸気を、飽和蒸気温度近くの温度
まで、注水により減温する。 【構成】 円錐形ベンチュリ管の周囲に外筒を施し、そ
の間に冷却水室を形成するとともに、前記室からベンチ
ュリ管内に連通する冷却水噴出孔を穿設すと共に、前記
円錐形ベンチュリ管内を流通する過熱蒸気の流量を計測
して、それに応じて前記冷却水室から同過熱蒸気中に供
給する冷却水の噴射量を制御できるようにした過熱蒸気
の減温器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気配管内を流通する
過熱蒸気の流量を計測すると共に、該過熱蒸気を飽和蒸
気温度近くの温度にまで注水により減温し得る過熱蒸気
の減温器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、過熱蒸気を飽和蒸気温度近く
の温度にまで注水により減温するための減温器として、
次ぎのようなものはあった。 （イ） 図３に断面図を示すような、過熱蒸気が流通す
る円筒管本体内部に、冷却水供給管が突出して設けられ
ており、該冷却水供給管の先端ノズル部分から冷却水を
過熱蒸気流中に噴出させるスプレーノズル形式の減温
器。図中、４は、円筒管本体であり、５は、冷却水供給
管であり、10は、冷却水噴出ノズル（孔）であり、ａ
は、蒸気の流通方向を示す。

【０００３】（ロ） 図４に断面図を示すような、円筒
管本体の内部にベンチュリ管が設けられており、該ベン
チュリ管のスロート部に向けて開口する冷却水供給管が
前記本体内部に突出して設けられ、該冷却水供給管のス
ロート部に向けた開口部から冷却水を過熱蒸気流中に噴
出させるスプレーノズル形式の減温器。図において、１
は、ベンチュリ管であり、４は、円筒管本体、５は、冷
却水供給管であり、10は、冷却水噴出開口部（孔）で、
ａは、蒸気の流通方向を示す。

【０００４】（ハ） 図５に断面図を示すような、円筒
管本体の外周に冷却水ヘッダーが設けられており、円筒
管本体の管壁に複数の冷却水噴出孔を設け、該冷却水ヘ
ッダーを通じて該複数の冷却水噴出孔から冷却水を円筒
管本体の過熱蒸気流中に噴出させる複数の管壁孔形式の
減温器。図５において、４は、円筒管本体であり、５
は、冷却水ヘッダーに設けられた冷却水供給管であり、
６’は冷却水ヘッダーで、10は、円筒管本体の管壁に複
数設けられた冷却水噴出孔であり、ａは、過熱蒸気の流
通方向を示す。

【０００５】従来公知の、上記（イ）および（ロ）のよ
うなスプレーノズル形式の減温器では、冷却水供給管が
過熱蒸気流中に突出しているので、冷却水供給管の下流
側に発生するカルマン渦等の流体力の影響や、熱応力の
ために、冷却水供給管の破損等の事故の可能性が大きい
という問題がある。また、上記（ハ）のような複数の管
壁孔を設けた形式の減温器では、冷却水噴出孔からの冷
却水の噴出速度の遅速によって、過熱蒸気流（円筒管本
体）の中央部まで冷却水が分散されなかったり、あるい
は過熱蒸気流の周辺部において冷却水が分散されなかっ
たりするなどして、過熱蒸気流中に冷却水を均一に分散
するための過熱蒸気流の流速に対する冷却水噴出速度の
許容範囲は小さく、そのコントロールが容易でないとい
う問題がある。

【０００６】さらには、上記（イ）、（ロ）および
（ハ）のような従来の減温器の共通の問題として次のよ
うな問題がある。すなわち、過熱蒸気流量が少ない場合
は、その減温に要する冷却水量も当然少なくて良いが、
供給すべき冷却水量が少ない場合、冷却水を過熱蒸気流
の周辺部から中央部まで均一に分散させることが困難と
なり冷却水が局部的に管内に供給されてサーマルショッ
クを起こす等の不都合が生ずる。したがって、従来の減
温器では供給すべき冷却水量が少ない場合、冷却水を均
一に過熱蒸気流中に分散させるために、系外から補助蒸
気を導入し、冷却水を補助蒸気と混合して管内に供給す
ることが必要になるという問題がある。

【０００７】また、従来の減温器では、過熱蒸気流量の
変動に応じて冷却水量を調節するに当って、次のような
問題がある。すなわち、従来の減温器では、一般に、当
該蒸気ラインの減温器の後方に温度計を設置し、該温度
計で測定された減温後の蒸気温度をパラメーターとして
冷却水量を調節するという方法が採用されていた。しか
し、かかる冷却水量の調節方法では、減温器と温度計と
が相当隔たっていること、および温度計が有する応答特
性の遅れから過熱蒸気流量の変動に対する冷却水量の調
節の追従性が不十分で、どうしても冷却水量の調節に応
答遅れが生じるという問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
したような従来の減温器の問題点を解決し、冷却水を、
その必要量が少ない場合でも補助蒸気を要することなく
過熱蒸気流中に容易に均一に分散し得て、また、過熱蒸
気流量の変動に即応して追従性良く冷却水量を調節する
ことができ、かつ、機器的破損事故も生ずることのない
過熱蒸気の減温器を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め鋭意研究した結果、次のような構成の減温器によって
上記目的を達成できることを発見し、本発明を完成し
た。すなわち、本発明の要旨は、円錐形ベンチュリ管、
ならびに該円錐形ベンチュリ管の入口円筒部およびスロ
ート部にそれぞれ設けられた流量計測用圧力検出管を備
えたベンチュリ型流量計において、該円錐形ベンチュリ
管を囲んで外筒を設け、該円錐形ベンチュリ管の外壁と
前記外筒の内壁との間に冷却水室を形成し、該冷却水室
に冷却水を供給するための冷却水供給管を前記外筒に設
け、かつ、そのスロート部と出口円錐部の境界部付近に
おいて円錐形ベンチュリ管に、前記冷却水を該管内に噴
出させるための冷却水噴出孔を少なくとも１個設けたこ
とを特徴とする過熱蒸気の減温器、に係るものである。

【００１０】本発明の減温器を構成するに当っては、一
般に市販されている蒸気流量計測用の、上記のような円
錐形ベンチュリ管、ならびに該円錐形ベンチュリ管の入
口円筒部およびスロート部にそれぞれ設けられた流量計
測用圧力検出管を備えたベンチュリ型流量計を利用する
ことができ、それに外筒を施して、その間に冷却水室を
形成せしめ、外筒に冷却水供給管を、また、円錐形ベン
チュリ管のスロート部と出口円錐部の境界部付近に、冷
却水噴出孔を少なくとも１個、それぞれ設けることによ
って形成することができる。

【００１１】また、一般に、外筒としては、円錐形ベン
チュリ管の入口円錐部、スロート部および出口円錐部に
わたる、円錐形ベンチュリ管の入口円筒部、出口円錐部
と同等の直径の円筒状のものが適当であって、この外筒
の内壁と円錐形ベンチュリ管の入口円錐部、スロート部
および出口円錐部の外壁との間に冷却水室を成形させる
のが適当である。さらに、冷却水噴出孔を設ける位置
は、円錐形ベンチュリ管のスロート部と出口円錐部の境
界部より、あまり上流側のスロート部であると流量計測
用圧力検出管により検出される圧力に基づく過熱蒸気の
流量計測に誤差を生じるおそれがあり、また、該境界部
より、あまり下流側の出口円錐部であると冷却水の過熱
蒸気中への均一分散に悪影響があるから、これらの実質
的悪影響の起こらないスロート部と出口円錐部の境界部
付近の位置が望ましい。一般に、該境界部から出口円錐
部の全長の３０％程度下流側までの範囲が適当であり、
好ましくは該境界部から出口円錐部の全長の１０％程度
下流側までの範囲である。

【００１２】また、冷却水供給管の径、冷却水噴出孔の
径と、その数、過熱蒸気を減温するのに要する冷却水量
等は、必要に応じて任意に決定することができる。たと
えば、減温対象の過熱蒸気の仕様が、圧力；３．０Kg／
cm² Ｇ、温度；２００℃、流量；３０００Kg／hr（最
大）〜５００Kg／hr（最小）であって、該過熱蒸気を１
５０℃に減温する場合、冷却水温度が４０℃であるとす
ると、必要とすると冷却水量は１１６．６Kg／hr（最
大）〜１９．４Kg／hr（最小）である。このような場
合、冷却水噴出孔は、たとえば直径２mmの冷却水噴出孔
を２箇所に設けることにより必要とする冷却水量を過熱
蒸気中に噴出させることができる。

【００１３】一般に、冷却水噴出孔の径とその数は、過
熱蒸気の圧力、温度および流量、冷却水の圧力および温
度等を考慮して決定される。また、冷却水を良好な噴霧
状態で過熱蒸気中に噴出させるには、冷却水噴出孔の径
を小さくし、冷却水の噴出圧力と流速を大きくする方が
良い。さらにまた、冷却水室には、たとえば後記する実
施例に示すような冷却水室内の冷却水の間接熱交換によ
る加熱を一層促進する手段等を設けることができる。

【００１４】

【作用】本発明の減温器においては、過熱蒸気が円錐形
ベンチュリ管の入口円筒部から出口円錐部に向かって流
れ、入口円筒部およびスロート部に、それぞれ設けられ
た流量計測用圧力検出管によって過熱蒸気の圧力が検出
され、その流量が計測される。一方、冷却水が外筒に連
通する冷却水供給管を通して冷却水室に供給され、冷却
水室において円錐形ベンチュリ管内を流れる蒸気との間
接的熱交換によって加熱され、しかる後、冷却水噴出孔
を通して供給圧力により、そのスロート部と出口円錐部
の境界部付近の位置において円錐形ベンチュリ管内に噴
出し、前記管内を流れる過熱蒸気中に均一に分散され、
過熱蒸気を飽和蒸気温度近くの温度にまで減温せしめ
る。

【００１５】本発明の減温器においては、冷却水が円錐
形ベンチュリ管の断面の狭められているスロート部と出
口円錐部の境界部付近において前記管周壁に設けられた
噴出孔から過熱蒸気流中に噴出され、その後、過熱蒸気
流は直ちに出口円錐部において流通断面が拡張される中
を流れるので、前記従来の（イ）、（ロ）および（ハ）
のような減温器に比べ、より容易に冷却水を過熱蒸気流
中に均一に分散させることができる。また、過熱蒸気流
中に噴出させるべき冷却水の必要量が少なくなった場合
でも、過熱蒸気との間接的熱交換によって冷却水室内の
冷却水が加熱されて沸騰し蒸気が発生するので、従来の
減温器のように、系外からの補助蒸気の供給を必要とせ
ずに、均一に冷却水を過熱蒸気流中に分散させることが
できる。さらに、前記（イ）および（ハ）に示す従来の
減温器のように冷却水供給管が過熱蒸気流中に突出して
いないので、冷却水供給管の破損事故等の機器的破損事
故が起こる心配がない。

【００１６】本発明の減温器においては、過熱蒸気流量
の計測と過熱蒸気の減温との両方を同時に行い得るの
で、過熱蒸気流量の変動に応じた冷却水量の調節を本発
明の減温器で計測された過熱蒸気流量をパラメーターと
して行うことができ、そのようにすれば、冷却水量を調
節するパラメーターの取得位置と冷却水噴出位置とを従
来の機器に比べ極めて接近し得るから、過熱蒸気流量の
変動に即応して追従性良く冷却水量の調節を行うことが
できる。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を、図１および図２に基づい
て説明する。まず、図１に関して説明するが、同図は、
本発明に係る減温器の一実施例の断面図である。図中、
１は、円錐形ベンチュリ管であり、Ａは、ベンチュリ管
の入口円筒部であり、Ｂは、入口円錐部、Ｃは、スロー
ト部であり、Ｄは、出口円錐部であり、ａは、蒸気の流
れ方向を示す。２は、円錐形ベンチュリ管１の入口円筒
部Ａに設けられた流量計測用圧力検出管であり、３は、
円錐形ベンチュリ管１のスロート部Ｃに設けられた流量
計測用圧力検出管である。

【００１８】４は、円錐形ベンチュリ管１の入口円錐部
Ｂ、スロート部Ｃおよび出口円錐部Ｄにわたって設けら
れた外筒で、５は、外筒４に設けられた冷却水供給管で
あり、６は、外筒５の内壁と円錐形ベンチュリ管１の入
口円錐部Ｂ、スロート部Ｃおよび出口円錐部Ｄの外壁と
の間に形成された冷却水室であり、７は、冷却水室６の
一部を形成する円錐形ベンチュリ管１の外壁に設けられ
たフィンであり、８は、冷却水噴出孔ヘッダーで、９
は、該ヘッダーへの冷却水導管であり、10は、円錐形ベ
ンチュリ管１の管壁で、そのスロート部Ｃと出口円錐部
Ｄとの境界部付近に設けられた前記ヘッダーからの冷却
水噴出孔である。

【００１９】図１に示す減温器においては、過熱蒸気は
矢印ａ方向に円錐形ベンチュリ管１内を流れ、流量計測
用圧力検出管２および３によって、それぞれの設置部位
における過熱蒸気の圧力が検出され、その流量が計測さ
れる。一方、冷却水は冷却水供給管５を通して冷却水室
６に供給される。冷却水室６に供給された冷却水は、円
錐形ベンチュリ管１内を流れる蒸気と間接的に熱交換
し、その際フィン７によって熱交換が一層促進され、加
熱されながら冷却水室６内を蒸気の上流方向に流れ、冷
却水室６内の蒸気の上流側に開口するヘッダーへの冷却
水導管９、次いで冷却水噴出孔ヘッダー８を経て、冷却
水噴出孔10から冷却水の供給圧により、円錐形ベンチュ
リ管１のスロート部Ｃと出口円錐部Ｄの境界部付近にお
いて円錐形ベンチュリ管１内に噴出し、過熱蒸気中に均
一に分散される。かくして、過熱蒸気が飽和蒸気温度近
くの温度まで減温される。上記ヘッダーへの冷却水導管
９は、冷却水と蒸気の熱交換するチャンスを増大して該
熱交換を一層促進し、冷却水噴出孔ヘッダー８は、冷却
水噴出孔10に冷却水を均一に供給するのに有効である。

【００２０】図２は、本発明の減温器において採用し得
る、過熱蒸気流量の変動に応じて冷却水流量を調節する
方法・装置の一例を示す概念図である。図２において、
イは、減温器本体である。２、３および５は、図１と同
様に、それぞれ円錐形ベンチュリ管の入口円筒部に設け
られた流量計測用圧力検出管、円錐形ベンチュリ管のス
ロート部に設けられた流量計測用圧力検出管および冷却
水供給管である。

【００２１】11は、過熱蒸気流量に係る差圧の計測機構
であり、12は、流量計測用圧力検出管２からの圧力を差
圧計測機構11に伝えるラインであり、13は、流量計測用
圧力検出管３からの圧力を差圧計測機構11に伝えるライ
ンである。14は、冷却水を冷却水供給管５に供給する冷
却水管であり、15は、冷却水管14に設けられた流量検出
器であり、16は、冷却水管14に直列に設けられたコント
ロールバルブである。17は、流量調節機構であり、18
は、流量検出器15からの流量に関する信号を流量調節機
構17に伝えるラインであり、19は、流量調節機構17から
の流量調節に関する信号をコントロールバルブ16に伝え
るラインである。20は、差圧計測機構11からの差圧に関
する信号を流量調節機構17に伝えるラインである。

【００２２】図２に示す冷却水量のコントロール方法に
おいては、流量計測用圧力検出管２で検出された圧力が
ライン12を通して、また、流量計測用圧力検出管３で検
出された圧力がライン13を通して、それぞれ差圧計測機
構11に伝えられる。差圧計測機構11において、過熱蒸気
流量に係る差圧が計測され、該差圧に関する信号がライ
ン20を通して流量調節機構17に伝えられる。一方、冷却
水管14を通して冷却水供給管５に供給される冷却水の流
量が流量検出器15で検出され、該検出された冷却水流量
に関する信号がライン18を通して流量調節機構17に伝え
られる。

【００２３】流量調節機構17において、伝えられた差圧
計測機構11からの信号と流量検出器15からの信号とに基
づいて過熱蒸気流量の変動に応じた冷却水流量の調節量
が計測され、該冷却水流量の調節量に関する信号がライ
ン19を通してコントロールバルブ16に伝えられ、それに
基づいてコントロールバルブ16の開度が調節される。か
くして、過熱蒸気流量の変動に応じて冷却水流量が調節
される。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、冷却水を過熱蒸気流中
に容易に均一に分散することができ、また、噴出させる
べき冷却水の必要量が少なくなった場合にも、系外から
の補助蒸気は必要とせずに均一に冷却水を過熱蒸気流中
に分散させることができ、かつ、機器的破損事故が起こ
る心配がなく、さらには過熱蒸気流量の変動に即応して
追従性良く冷却水量の調節を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

図１ 本発明に係る減温器の一実施例の断面図である。 図２ 本発明の減温器において採用し得る、過熱蒸気流量の変
動に応じて冷却水流量を調節する方法・装置の一例を示
す概念図である。 図３ 従来公知のスプレーノズル形式の減温器の断面図を示
す。 図４ 従来の他の型のスプレーのズル形式の減温器の断面図で
ある。 図５ 複数の管壁孔形式の減温器の断面図である。

【符号の説明】

１ 円錐形ベンチュリ管 ２ 円錐形ベンチュリ管入口円筒部に設けられた流量計
測用圧力検出管 ３ 円錐形ベンチュリ管スロート部に設けられた流量計
測用圧力検出管 ４ 外筒 ５ 冷却水供給管 ６ 冷却水室 ７ フィン ８ 冷却水噴出孔ヘッダー ９ ヘッダーへの冷却水導管 10 冷却水噴出孔 11 差圧計測機構 12 圧力を伝えるライン 13 圧力を伝えるライン 14 冷却水管 15 流量検出器 16 コントロールバルブ 17 流量調節機構 18 流量に関する信号を伝えるライン 19 流量調節に関する信号を伝えるライン 20 差圧に関する信号を伝えるライン Ａ 入口円筒部 Ｂ 入口円錐部 Ｃ スロート部 Ｄ 出口円錐部 ａ 蒸気の流れ方向 イ 減温器本体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円錐形ベンチュリ管、ならびに該円錐形
   ベンチュリ管の入口円筒部およびスロート部にそれぞれ
   設けられた流量計測用圧力検出管を備えたベンチュリ型
   流量計において、該円錐形ベンチュリ管を囲んで外筒を
   設け、該円錐形ベンチュリ管の外壁と前記外筒の内壁と
   の間に冷却水室を形成し、該冷却水室に冷却水を供給す
   るための冷却水供給管を前記外筒に設け、かつ、そのス
   ロート部と出口円錐部の境界部付近において円錐形ベン
   チュリ管に、前記冷却水を該管内に噴出させるための冷
   却水噴出孔を少なくとも１個設けたことを特徴とする過
   熱蒸気の減温器。