KR101596106B1 - 습분 분리 장치 - Google Patents

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KR101596106B1
KR101596106B1 KR1020137011073A KR20137011073A KR101596106B1 KR 101596106 B1 KR101596106 B1 KR 101596106B1 KR 1020137011073 A KR1020137011073 A KR 1020137011073A KR 20137011073 A KR20137011073 A KR 20137011073A KR 101596106 B1 KR101596106 B1 KR 101596106B1
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겐스케 니시우라
이사쿠 후지타
지로 가사하라
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미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

파형판(43)은 평탄부(74)의 하류측에 위치하는 경사부(72)의 상류측 단부 및 상기 평탄부(74)를 덮도록 형성되어 습증기류(S1)를 향해 개구부를 갖는 포집판(49)을 구비하고 있다. 이러한 포집판(49)의 기단부는 경사부(72)에 고정되어 있다. 이 포집판(49)과 파형판(43) 본체 사이에 포켓부(47) 및 드레인 덕트부(48)가 형성되어 있다. 습증기(S1)에 포함되는 습분은 액적이 되어, 포집판(49)의 입구 개구로부터 포켓부(47) 및 드레인 덕트부(48)로 들어가서, 중력에 의해 각각 포켓부(47) 내 및 드레인 덕트부(48) 내를 유하한다.

Description

습분 분리 장치{MOISTURE SEPARATION DEVICE}
본 발명은 예를 들면 원자력 발전소 등의 발전 플랜트나 연료 가스(Blast Furnace Gas：BFG) 연소식 가스터빈 복합사이클(GTCC)에 적용되는, 증기로부터 습분을 분리하기 위한 습분 분리 장치에 관한 것이다.
원자력 발전소 등의 발전소에서 사용되고 있는 습분 분리 장치는, 일반적으로 증기 발생기에서 발생하는 증기로부터 습분을 제거하기 위해, 또는 고압 터빈에서 배출되는 습증기로부터 습분을 제거하는 것에 의해서, 저압 터빈 측에 건조한 증기를 공급하기 위해서 사용되고 있다. 이것에 의해서 터빈 날개의 에로젼(erosion)을 억제하는 동시에 플랜트 효율이 향상한다.
이러한 습분 분리 장치의 하나로서, 셰브론 베인(chevron vane)형의 습분 분리 장치가 알려져 있다. 셰브론 베인형의 습분 분리 장치는, 예를 들면 특허문헌 1 등에 개시되어 있다.
도 23은 종래의 셰브론 베인형의 습분 분리 장치를 도시하는 사시도이다.
도 23에 있어서, 습분 분리 장치(60)에서는, 상부 프레임(61)과 하부 프레임(62) 사이에 다수의 파형판(63)이 가설되어 있다. 파형판(63)은 교대로 산부와 골부가 나란한 지그재그 형상의 단면을 갖고, 각 평탄부(74)에 포켓부(77)가 마련되어 있다. 그리고 습증기(S1)가 화살표 방향으로부터 습분 분리 장치(60)에 유입되고, 습증기(S1)에 포함되는 습분이 파형판(63)의 표면에 부착한다. 그리고 파형판(63)의 표면을 따라서 습증기(S1)의 흐름 방향으로 흐르는 습분은 포켓부(77)에 받아들여져서 포켓부(77)의 내측에 체류한다.
그리고, 상기 체류한 습분은 파형판(63)의 표면을 따라서 하방으로 유하하여, 하방에 마련된 홈(65)으로 흘러 떨어진다. 또 습증기(S1)의 흐름을 타고서 날아오는 습분도 파형판(63)에 충돌하여, 포켓부(77)에 동일한 작용으로 포집되어 습증기(S1)로부터 분리된다.
습분 분리 장치(60)에서 습분이 제거된 습증기(S1)는, 건증기(S2)가 되고, 별도 마련된 가열관군 등의 가열 수단(도시하지 않음)에서 가열된다.
일본 공개 특허 제 2002-311180 호 공보
그런데 근년, 습분 분리 장치가 사용되는 원자력 플랜트의 대형화가 요구되고 있다. 습분 분리 장치가 사용되는 원자력 플랜트의 대형화가 이루어지면, 습분 분리 장치에 도입되는 증기량이 증가하여, 습분 분리 장치를 통과하는 증기의 유속이 상승하여, 습분 분리 장치에서 습분을 충분히 분리할 수 없게 된다.
그래서, 상기 원자력 플랜트의 대형화에 수반하여, 습분 분리 장치를 통과하는 증기의 유속이 종래와 비교해서 상승하지 않도록 습분 분리 장치를 대형화하는 것, 즉 도 23에 있어서의 파형판(63)의 높이를 높게 하는 것이 필요하게 된다.
한편, 파형판(63)을 높게 함으로써, 종래와 비교하여 파형판 1개당의 습분의 포집 부하가 증가하기 때문에, 포켓부(77)를 따라서 하방으로 유하하여 생기는 습분에 의한 액막의 두께가 종래보다 두꺼워지고, 습분이 재비산하기 쉬워져 습분 분리 성능이 저하된다고 고려된다.
도 24는 종래의 습분 분리 장치에 있어서의 습분 분리 장치에 도입하는 증기의 유속과, 습분 분리 장치 출구에 있어서의 증기의 습도의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 24에 있어서 횡축은 습분 분리 장치에 도입하는 증기의 유속, 종축은 습분 분리 장치 출구에 있어서의 증기의 습도를 나타내고 있다. 또, 도 24에 있어서 실선으로 나타낸 단척(短尺) 베인(vane)이란, 종래의 습분 분리 장치를 대형화하기 전에 사용되고 있는 파형판의 높이에 있어서의 습분 분리 장치를 의미하고 있고, 도 24에 있어서 파선으로 나타낸 장척(長尺) 베인이란, 습분 분리 장치를 대형화했을 경우의 파형판의 높이에 있어서의 습분 분리 장치를 의미하고 있다.
도 24에 도시하는 바와 같이, 단척 베인, 장척 베인 모두 습분 분리 장치에 도입하는 증기의 유속이 일정한 한계값(각각 s1, s2)을 넘으면, 급속히 습분 분리 장치 출구에 있어서의 증기의 습도가 상승, 즉 습분 분리 성능이 저하된다. 이 한계값(s1, s2)은 파형판에 의한 습분의 분리 능력의 한계의 유속을 의미하고 있다.
한편, 상기 한계값(s1, s2)보다도 작은 유속에 있어서도, 습분 분리 장치 출구에 있어서의 증기의 습도의 완만한 상승이 일어난다. 이것은 포켓에 포집된 습분이 재비산하는 것에 의한 습분 분리 성능의 악화를 나타내고, 장척 베인에 있어서 특히 그 경향이 커진다.
따라서, 본 발명은 종래 기술의 문제점에 비추어, 파형판의 높이를 높게 해도, 파형판에서 포집한 습분에 의한 액막의 두께가 두꺼워지는 것을 억제하고, 파형판에서 포집한 습분의 재비산을 억제함으로써, 습분 분리의 성능 저하를 억제할 수 있는 습분 분리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 있어서는, 습증기로부터 습분을 분리하는 습분 분리 장치로서,
산부와 골부가 교대로 나란한 지그재그 형상을 갖고, 소정의 간격을 두고 배치되어 상기 습증기의 증기 유로를 형성하는 복수의 파형판과,
상기 파형판에 고정되고, 상기 증기 유로 내에 있어서의 증기류의 상류측을 향해 연장하여 상기 파형판의 산부를 덮는 포집판을 구비하며,
상기 포집판과 상기 파형판 사이에 마련되어 상기 증기류의 상류측으로 개구되는 포켓부가 형성되고,
상기 포켓부에 연통하는 동시에 상하 방향으로 연장하는 드레인 덕트(drain duct)부가 상기 포켓부의 상기 증기류의 하류측에 마련된 것을 특징으로 한다.
또한, 포집판에 의해서 덮이는 파형판의 「산부」는 증기 통로를 향해 돌출된 부분을 말한다. 예를 들어 파형판의 한쪽측에 형성된 제 1 증기 통로에 착안했을 경우, 상기 제 1 증기 통로를 향해 돌출된 부분을 파형판의 「산부」라고 말한다. 또, 파형판 반대쪽측에 형성된 제 2 증기 통로에 착안했을 경우, 상기 제 2 증기 통로를 향해 돌출된 부분을 파형판의 「산부」라고 말한다. 본 명세서에서는, 단지 파형판의 「산부」라고 표현했을 경우, 착안하고 있는 증기 통로를 향해 돌출된 부분을 의미한다.
이것에 의해 포켓부 내에 포집된 습분은, 증기류에 의해서 드레인 덕트부에 유입되어, 해당 드레인 덕트부 내를 유하하기 때문에, 포켓부 내를 유하하는 습분량을 저감하여 액막의 두께를 억제함으로써, 포켓부에서 포집된 습분이 재비산하는 것을 억제할 수 있다. 또, 드레인 덕트부는 포켓부보다도 증기류 하류측에 마련되어 있기 때문에, 드레인 덕트부 내를 유하하는 습분이 포켓부에 유입되는 증기류에 의해서 유로로 역류하기 어려워짐으로써, 드레인 덕트부 내의 습분의 재비산을 억제할 수 있다. 따라서, 파형판의 높이를 높게 해도 습분의 재비산에 의한 습분 분리의 성능 저하를 억제할 수 있다.
또, 상기 포집판은 상기 파형판의 산부보다 상기 증기류의 하류측에 있어서 상기 파형판에 고정되어 있고,
상기 포집판과 상기 파형판 사이에 형성되는 공간 중, 상기 증기류의 상류측의 영역이 상기 포켓부이고, 상기 증기류의 하류측의 영역이 상기 드레인 덕트부인 것으로 해도 좋다.
이와 같이, 포집판이 파형판의 산부보다도 증기류의 하류측에 있어서 파형판에 고정되어 있으므로, 포집판의 단부와 파형판 사이에 드레인 덕트부가 형성된다. 이것에 의해서, 드레인 덕트부는 산부의 뒤쪽이 되는 위치에 마련되는 것으로 되기 때문에, 드레인 덕트부 내를 유하하는 습분은 유로로 역류하기 어려워진다. 이 때문에, 드레인 덕트부 내의 습분의 재비산을 효과적으로 억제할 수 있다.
또, 상기 파형판의 산부로부터 골부까지의 길이를 L로 하고, 상기 산부로부터 상기 포집판의 고정 위치까지의 길이를 D로 했을 때, 0≤D/L≤0.5의 관계가 성립하는 것으로 해도 좋다.
산부로부터 포집판의 고정 위치까지의 길이(D)가 길어지면, 드레인 덕트부 내에 대량의 증기류가 유입되게 되어, 포집판이 파형판으로부터 벗겨질 우려가 있지만, 본 발명과 같이 산부로부터 포집판의 고정 위치까지의 길이(D)와 파형판의 산부로부터 골부까지의 길이(L)의 관계가 0≤D/L≤0.5를 만족하도록 포집판을 장착하여 드레인 덕트부 내에 유입되는 증기류를 억제함으로써, 포집판이 파형판으로부터 벗겨지는 것을 방지할 수 있다.
또, 상기 포집판과 상기 파형판 사이에 마련되고, 상기 포켓부에 포집된 습분을 상기 드레인 덕트부로 인도하는 드레인판을 더 구비하고,
상기 드레인판은 수평으로 마련되거나, 또는 상기 증기류의 하류측을 향해 하방으로 경사지도록 마련되는 것으로 해도 좋다.
이와 같이, 포켓부 내에 드레인판을 마련하기 때문에, 드레인판의 상방에서 포켓부에 포집된 습분은 포켓부 내를 유하하여, 전부 드레인판 상을 거쳐서 드레인 덕트부에 유입된다. 따라서, 포켓부에 포착된 습분은 드레인판보다 하방의 포켓부 내를 유하하지 않게 되어, 포켓부 내를 유하하는 습분량을 억제하여 액막의 두께를 억제할 수 있다.
또한, 드레인판을 수평으로 마련하거나, 또는 증기류 하류측을 향하여 하방으로 경사지도록 마련함으로써, 드레인판의 습분이 역류하여 포켓부로부터 유로로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
또, 상기 드레인판은 상기 포켓부의 높이 방향으로 복수 마련되어 있어도 좋다.
이와 같이, 포켓부 내에 복수의 드레인판을 마련하고 있기 때문에, 파형판을 높게 했을 경우에도, 포켓부 내에서의 액막의 두께를 억제함으로써, 습분의 재비산을 방지할 수 있다.
또, 상기 포집판의 외표면에 장착되고, 상하 방향으로 연장하는 덕트판을 더 구비하며,
상기 포집판과 상기 파형판 사이에 형성되는 공간이 상기 포켓부이고,
상기 덕트판과 상기 포집판 사이에 형성되는 공간이 상기 드레인 덕트부이며,
상기 드레인 덕트부는 상기 포집판을 관통하는 드레인 구멍을 거쳐서 상기 포켓부에 연통하여 있는 것으로 해도 좋다.
이와 같이, 포켓부와 드레인 덕트부 사이에 드레인 구멍을 가지는 포집판이 존재하기 때문에, 드레인판의 상방에서 포켓부 내에 포집된 습분은 포켓부를 유하하여, 전부 드레인판 상 및 드레인 구멍을 거쳐서 드레인 덕트부에 유입됨으로써, 포켓부 내에 포착된 습분은 드레인판보다 하방의 포켓부 내를 유하하지 않게 되어, 포켓부를 유하하는 습분량을 억제하여 액막의 두께를 억제할 수 있다.
또, 드레인 덕트부 내에 유입된 습분은, 포집판이 마련되어 있기 때문에, 재비산하지 않으므로, 습분 분리 성능을 향상시킬 수 있다.
또, 상기 포집판과 상기 파형판 사이에 마련되고, 상기 포켓부에 포집된 습분을 상기 드레인 구멍을 거쳐서 상기 드레인 덕트부로 인도하는 드레인판을 더 구비하고,
상기 드레인판은 수평으로 마련되거나, 또는 상기 증기류의 하류측을 향해 하방으로 경사지도록 마련되는 것으로 해도 좋다.
이와 같이, 포켓부 내에 드레인판을 마련하기 때문에, 드레인판의 상방에서 포켓부에 포집된 습분은 포켓부 내를 유하하여, 전부 드레인판 상을 거쳐서 드레인 덕트부에 유입된다. 따라서, 포켓부에 포착된 습분은 드레인판보다 하방의 포켓부 내를 유하하지 않게 되어, 포켓부 내를 유하하는 습분량을 억제하여 액막의 두께를 억제할 수 있다.
또한, 드레인판을 수평으로 마련하거나, 또는 증기류 하류측을 향하여 하방으로 경사지도록 마련함으로써, 드레인판의 습분이 역류하여 포켓부로부터 유로로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
또, 상기 드레인판은 상기 포켓부의 높이 방향으로 복수 마련되어 있고,
상기 드레인 구멍은 각 드레인판의 상면을 상기 드레인 덕트부에 연통시키도록 복수 마련되어 있는 것으로 해도 좋다.
이와 같이, 포켓부 내에 복수의 드레인판을 마련하고 있기 때문에, 파형판을 높게 했을 경우에도, 포켓부 내에서의 액막의 두께를 억제함으로써, 습분의 재비산을 방지할 수 있다.
또, 상기 복수의 드레인판은 상기 포켓부를 높이 방향으로 균등하게 분할하도록 마련되어 있는 것으로 해도 좋다.
이와 같이, 포켓부를 높이 방향으로 균등하게 분할하도록 복수의 드레인판이 마련되어 있기 때문에, 각 드레인판 사이에서 포집되는 습분량을 대략 균일하게 할 수 있어, 높이 위치에 따라 습분 분리의 성능에 편차가 생기는 것을 방지할 수 있다.
또, 상기 포켓부에 마련되고, 상기 포켓부로부터 상기 증기 유로로 향하는 습분의 역류를 방지하는 역류 방지 부재를 더 구비하는 것으로 해도 좋다.
이와 같이, 역류 방지 부재를 포켓부에 마련함으로써, 포켓부 및 드레인 덕트부에 포집된 습분이 유로로 역류하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 파형판의 높이를 높게 해도, 파형판에서 포집된 습분에 의한 액막의 두께가 두꺼워지는 것을 억제하고, 파형판에서 포집된 습분의 재비산을 억제함으로써 습분 분리의 성능 저하를 억제할 수 있는 습분 분리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 실시예에 있어서의 습분 분리 가열기의 축심 부분을 일부 단면으로 나타낸 측면도,
도 2는 도 1 내의 A-A선에서 화살표 방향으로 본 단면도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 파형판의 일부를 도시하는 상면도,
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 파형판의 일부를 도시하는 측면도,
도 5는 본 실시형태에 따른 파형판을 도시하는 사시도,
도 6은 본 실시형태에 따른 파형판의 다른 실시예를 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 파형판을 도시하는 사시도,
도 8은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 파형판을 도시하는 상면도,
도 9는 도 8의 B-B선에서 화살표 방향으로 본 도면,
도 10은 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 파형판을 도시하는 사시도,
도 11은 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 파형판을 도시하는 상면도,
도 12는 본 실시형태에 따른 역류 방지 부재의 다른 실시예를 도시하는 도면,
도 13은 본 실시형태에 따른 역류 방지 부재의 다른 실시예를 도시하는 도면,
도 14는 본 발명의 제 4 실시형태에 있어서의 파형판을 도시하는 사시도,
도 15는 본 발명의 제 4 실시형태에 있어서의 파형판을 도시하는 상면도,
도 16은 도 15의 C-C선에서 화살표 방향으로 본 도면,
도 17은 본 실시형태에 따른 칸막이벽의 다른 실시예를 도시하는 도면,
도 18은 본 발명의 제 ５ 실시형태에 있어서의 파형판을 도시하는 상면도,
도 19는 종래의 파형판을 도시하는 상면도,
도 20은 종래예에 있어서의 파형판 사이의 일부의 유속 분포 상태를 도시하는 윤곽도,
도 21은 실시예에 있어서의 파형판 사이의 일부의 유속 분포 상태를 도시하는 윤곽도,
도 22는 본 발명의 습분 분리 장치가 적용되는 습식 전기 집진기의 구성도,
도 23은 종래의 셰브론 베인형의 습분 분리 장치를 도시하는 사시도,
도 24는 종래의 습분 분리 장치에 있어서의 습분 분리 장치에 도입하는 증기의 유속과, 습분 분리 장치 출구에 있어서의 증기의 습도의 관계를 나타낸 그래프.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명한다. 단, 이하의 실시형태에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한은, 본 발명의 범위를 그것에 한정하는 취지가 아니고, 단순한 설명예에 지나지 않는다.
각 실시형태에 따른 습분 분리 장치가 적용되는 습분 분리 가열기에 대해서 도 1 및 도 2에 근거하여 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 습분 분리 가열기의 축심 부분을 일부 단면으로 나타낸 측면도, 도 2는 도 1 내의 A-A선에서 화살표 방향으로 본 단면도이다.
도 1 및 도 2에 있어서, 습분 분리 가열기(1)는 좌우의 경판(鏡板)(2)과 중앙의 원통 형상의 동판(胴板)(4)으로 이루어진다. 동판(4)과 경판(2) 사이에는 칸막이판(3)이 마련되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 동판(4) 내의 상부를 제외한 축방향 중앙부에는 증기 수납실(6)이 형성되고, 증기 수납실(6)에는 증기 수납구(8)가 형성되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 상기 동판(4) 내의 축방향 양단 근방의 직경방향 외측 근방 또한 상부를 제외한 상방 근방에는, 증기 수납실(6)과 연통하는 매니폴드실(10)이 형성되어 있다. 매니폴드실(10)의 하부는 분배판(12)이 배치되어 있다. 또, 매니폴드실(10)의 하방에는, 습분 분리실(14)이 형성되어 있다. 습분 분리실(14)의 내부에는, 본 발명에 따른 셰브론 베인형의 습분 분리 장치(16)가 마련되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 동판(4) 내의 축방향 양단 근방의 직경방향 내측 근방, 즉 매니폴드실(10) 및 습분 분리실(14)로 포위된 영역에는, 습분 분리실(14)과 연통하는 가열실(36)이 형성되어 있다. 가열실(36) 내의 하방 근방에는, 제 1 단 관군(管群)(18)이 동판(4)의 축방향 단부측으로 관 단부를 향하도록 하여 배치되어 있다. 가열실(36) 내의 제 1 단 관군의 상방에는, 제 2 단 관군(20)이 동판(4)의 축방향 단부측으로 관 단부를 향하도록 하여 배치되어 있다.
동판(4) 내의 축방향 양단측의 직경방향 내측 근방의 하방 근방에는, 내부를 분배실(22a)과 회수실(22b)로 구획한 제 1 단 가열기 증기실(22)이 마련되어 있다. 또 동판(4) 내의 축방향 양단측의 직경방향 내측 근방의 상방 근방에는, 내부를 분배실(24a)과 회수실(24b)로 구획한 제 2 단 가열기 증기실(24)이 마련되어 있다.
각 가열기 증기실(22, 24)의 분배실(22a, 24a)에는, 가열용의 증기(23, 25)가 공급되고, 회수실(22b, 24b)에는, 상기 증기(23, 25)가 응축 드레인이 되어 배출되도록 구성되어 있다.
분배실(22a)에는, 제 1 단 관군(18)의 한쪽의 관 단부가 접속되어 있고, 회수실(22b)에는, 제 1 단 관군(18)의 다른쪽의 관 단부가 접속되어 있다. 마찬가지로, 분배실(24a)에는, 제 2 단 관군(20)의 한쪽의 관 단부가 접속되어 있고, 회수실(24b)에는, 제 2 단 관군(20)의 다른쪽의 관 단부가 각각 접속되어 있다.
또, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 동판(4) 내의 상부에는, 가열실(36)과 연통하는 회수 매니폴드실(26)이 동판(4)의 축방향에 걸쳐서 연속하여 형성되어 있다. 동판(4)의 상부에는, 회수 매니폴드실(26)과 연통하여 증기를 외부의 저압 증기 터빈(도시하지 않음)으로 송출하는 증기 송출구(28)가 복수 마련되어 있다.
이러한 본 실시형태에 따른 습분 분리 가열기(1)의 동작에 대해서 설명한다.
고압 증기 터빈 등의 상류 기기로부터 배출된 증기(S)가 증기 수납구(8)로부터 동판(4) 내의 증기 수납실(6) 내로 송급되면, 해당 증기(S)는 매니폴드실(10) 내로 유입된다.
매니폴드실(10) 내로 유입된 증기(S)는, 분배판(12)을 거쳐 습분 분리실(14) 내의 습분 분리 장치(16)를 유통하는 것에 의해 습분이 분리된 후, 가열실(36) 내로 유입된다.
가열실(36) 내로 유입된 상기 증기(S)는, 제 1 단 관군(18)과 접촉하여 제 1 단 관군(18) 내를 유통하는 가열용의 증기(23)에 의해 가열되고 나서, 제 2 단 관군(20)과 접촉하여 제 2 단 관군(20) 내를 유통하는 가열용의 상기 증기(25)에 의해 더 가열된 후, 회수 매니폴드실(26) 내로 유입된다. 회수 매니폴드실(26) 내로 유입된 증기(S)는 회수 매니폴드실(26) 내를 유통하여, 증기 송출구(28)로부터 송출되어 하류 기기인 저압 증기 터빈 등으로 송급된다.
이상과 같은 구성, 동작의 습분 분리 가열기(1)에 사용되는 본 발명에 따른 셰브론 베인형의 습분 분리 장치(16)에 대해 설명한다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 파형판의 일부를 도시하는 상면도 및 측면도이다. 또, 도 5는 본 실시형태에 따른 파형판의 사시도이다.
도 3 내지 도 5에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 파형판(63)은 경사부(증기 통로를 향해 돌출된 산부와 증기 통로에 대해서 오목한 골부 사이의 부분)(72) 및 평면 형상으로 형성된 평탄부(74)를 가지는 파형판(63) 본체와, 해당 평탄부(74)를 덮도록 형성되어 습증기류(S1)를 향해 개구부를 갖고 있는 습분 포집용의 돌출 부재(73)를 구비하고 있다.
돌출 부재(73)는 평탄부(74)의 하류측의 경사부(72)로부터 상류측을 향해 해당 평탄부(산부)(74)를 덮도록 돌출된 포집판(76)을 갖고 있다. 포집판(76)의 기단은, 예를 들어, 용접 등에 의해 경사부(72)에 고정되어 있다. 그리고, 포집판(76)은 기단으로부터 선단측을 향해 만곡되어 있다. 이러한 포집판(76)에 의해, 포집판(76)과 평탄부(74) 사이에 포켓부(77)가 형성되어 있다. 포켓부(77)의 깊이 및 포켓부(77)의 폭은 포집판(76)의 습증기 흐름의 입구 개구부의 폭보다 크게 형성되어 있다. 이 포켓부(77)에는, 파형판(63)의 표면을 따라서 흐르는 습증기(S1)가 유입된다.
또, 돌출 부재(73)는, 돌출 부재(73)의 습증기(S1)의 흐름 방향 하류측에서 포집판(76)에 외접하고, 상하 방향으로 연장하는 덕트판(78)을 갖고 있다. 덕트판(78)은 원호 형상의 단면을 갖고 있고, 해당 원호 형상의 양단이 각각 포집판(76)에 고정되어 있다. 덕트판(78)에 의해, 포집판(76)과 덕트판(78) 사이에 드레인 덕트부(81)가 형성되어 있다. 여기서, 드레인 덕트부(81)와 포켓부(77)는 포집판(76)에 의해 구획되어 있다.
그리고, 돌출 부재(73)의 포켓부(77) 내에는, 포켓부(77) 내를 상하 방향으로 구획하는 드레인판(80)이 마련되어 있다. 드레인판(80)은 습증기(S1)의 흐름 방향 하류측을 향하여 하향 경사져 있다.
포집판(76)에는, 드레인판(80)의 상면과 드레인 덕트부(81)의 내부를 연통하는 드레인 구멍(82)이, 드레인판(80)을 통과하는 평면과 포집판(76)의 연결부 주변의 드레인판(80)의 상방에 마련되어 있다. 즉, 드레인 구멍(82)은 드레인판(80)의 경사 최하부 상면과 드레인 덕트부(81) 내부를 연통하고 있다.
상술한 구성의 파형판(63)에 있어서, 습증기류(S1)가 복수의 파형판(63) 사이의 증기 유로를 도 3 내지 도 5 내에 도시한 화살표(a) 방향으로 흐르는 경우, 습증기(S1)에 포함되는 습분은 파형판(63)의 경사부(72)의 표면에 부딪치고, 해당 표면에 액적이 되어 부착한다. 해당 액적은 습증기류(S1)의 흐름에 떠밀려서, 경사부(72)의 표면을 따라서 화살표(a) 방향으로 진행하여 평탄부(74)에 도달한다. 액적은 평탄부(74)에서 습증기류(S1)에 떠밀려서 포집판(76)의 입구 개구로부터 포집판(76) 내의 포켓부(77)에 들어가서 액막을 형성한다. 한편, 습증기류(S1)는 포집판(76)의 외측을 진행 하류측으로 흐른다. 따라서, 습분만을 포집판(76) 내에 원활하게 집어넣을 수 있다.
포켓부(77) 내에 액막으로서 포집된 습분은 중력에 의해 포켓부(77) 내를 유하한다. 드레인판(80)보다 하방에서 포켓부(77) 내에 포집된 습분은 그대로 포켓부(77) 내를 최하부까지 유하하여, 하방에 마련된 홈(65)(도 23 참조)으로 흘러 떨어져 회수된다.
또, 드레인판(80)보다 상방에서 포켓부(77) 내에 포집된 습분은, 포켓부(77) 내를 유하하여 드레인판(80) 상에 도달하면, 드레인판(80)에 의해서 그 흐름 방향이 변경되고, 드레인판(80)의 경사와 습증기(S1)에 떠밀리는 것에 의해, 드레인판(80) 상을 경사 방향 하방을 향해 흐른다. 드레인판(80) 상을 경사 하방을 향해 흐르는 습분은, 드레인 구멍(82)에 도달하면 드레인 구멍(82)보다 덕트판(78) 내의 드레인 덕트부(81)로 들어가고, 드레인 덕트부(81) 내를 최하부까지 유하하여, 하방에 마련된 홈(65)으로 흘러 떨어져 회수된다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 드레인판(80)보다 상방에서 포켓부(77) 내에 포집된 습분은 드레인판(80) 상을 통과하여 드레인 덕트부(81) 내로 유입되고, 이 드레인 덕트부(81) 내를 유하하기 때문에, 드레인판(80)보다 하방에서 포켓부(77) 내를 유하하지 않는다. 따라서, 포켓부(77) 내의 하방을 유하하는 습분량을 억제하여 액막의 두께를 억제할 수 있어, 파형판(63)에서 포집된 습분이 재비산하는 것을 억제할 수 있다. 또, 포켓부(77)와 드레인 덕트부(81)는 포집판(76)에 의해 구획되어 있기 때문에, 드레인 덕트부(81) 내로 유입된 습분이 재비산하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 파형판(63)의 높이를 높게 해도 습분의 재비산에 의한 습분 분리의 성능 저하를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 1개의 포켓부(77) 내에 드레인판(80), 드레인 구멍(82)을 1개씩 마련하고 있지만, 도 6에 도시하는 바와 같이, 덕트판(78)의 높이에 따라 상하 방향으로 복수의 드레인판(80)을 마련해도 좋다. 이것에 의해, 파형판(63)을 더욱더 높게 했을 경우에도 포켓부(77) 내에서의 액막의 두께를 억제할 수 있다. 또한, 그 경우, 복수의 각 드레인판(80)의 상면과 드레인 덕트부(81) 내를 연통하도록 드레인판(80)과 동일한 수의 드레인 구멍(82)을 마련할 필요가 있다.
다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상기의 실시형태에 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략하고, 주로 차이점에 대해서 설명한다.
도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 파형판을 도시하는 사시도 및 상면도이다. 또, 도 9는 도 8의 B-B선에서 화살표 방향으로 본 도면이다.
도 7 내지 도 9에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 파형판(43)은, 평탄부(증기 통로를 향해 돌출된 산부)(74)의 하류측에 위치하는 경사부(72)의 상류측 단부 및 해당 평탄부(74)를 덮도록 형성되어 습증기류(S1)를 향해 개구부를 가지는 포집판(49)을 구비하고 있다. 이 포집판(49)의 기단부는 경사부(72)에 고정되어 있다. 또, 포집판(49)은 기단부로부터 선단측을 향해 복수의 굴곡부를 가져서, 전체적으로 파형판(43) 본체의 형상을 따르도록 형성되어 있다. 구체적으로는, 기단부로부터 선단측을 향해 파형판(43) 본체로부터 멀어지는 방향으로 제 1 굴곡부에서 굴곡하고, 소정의 거리만큼 파형판(43) 본체로부터 멀어지면 경사부(72)를 따르도록 제 2 굴곡부에서 굴곡하고, 해당 제 2 굴곡부에서보다 상류측에서 평탄부(산부)(74)를 따르도록 제 3 굴곡부에서 굴곡하고, 또한 상류측에서 경사부(72)를 따르도록 제 4 굴곡부에서 굴곡하고 있다.
이러한 포집판(49)에 의해, 파형판(43)의 표면을 따라서 흐르는 습증기(S1)가 유입되는 포켓부(47)와, 포켓부(47)의 습증기류 하류측에 인접하고, 경사부(72)의 중앙부 부근까지 연장되어 있는 드레인 덕트부(48)가 형성되어 있다. 여기서, 평탄부(산부)(74)와 하류측의 경사부(72)의 경계 위치(75)로부터 드레인 덕트부(48)의 습증기류 하류측단(48a)[즉, 포집판(49)의 고정 위치]까지의 길이(D)와, 경사부(증기 통로를 향해 돌출된 산부와 증기 통로를 향해 오목한 골부 사이의 부분)(72)의 길이(L)의 관계는 다음 수학식 1로 나타낸다.
[수학식 1]
D=L/2
또한, 본 실시형태에서는 경계 위치(75)로부터 드레인 덕트부(48)의 습증기류 하류측단(48a)까지의 길이(D)를 정확히 경사부(72)의 길이(L)의 절반으로 했지만, 이것에 한정되는 것이 아니고, 경계 위치(75)로부터 드레인 덕트부(48)의 습증기류 하류측단(48a)까지의 길이(D)와, 경사부(72)의 길이(L)가 0≤D/L≤0.5의 관계를 충족하도록 드레인 덕트부(48)를 마련하면 좋다.
그리고, 포집판(49)의 포켓부(47) 내에는, 포켓부(47) 내를 상하 방향으로 등간격으로 구획하는 복수의 드레인판(80)이 마련되어 있다. 각 드레인판(80)은 습증기(S1)의 흐름 방향 하류측을 향하여 하향 경사져 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 포켓부(47) 내를 상하 방향으로 등간격으로 구획하도록 드레인판(80)을 마련하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
상술한 구성의 파형판(43)에 있어서, 습증기류(S1)가 복수의 파형판(43) 사이를 도 7 및 도 8 내에 도시한 화살표(a) 방향으로 흐르고, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 습증기(S1)에 포함되는 습분은 액적이 되어, 포집판(49)의 입구 개구로부터 포켓부(47) 내로 들어가서 액막을 형성한다.
그리고, 포켓부(47) 내의 습분의 일부는 포켓부(47) 내로 유입되는 습증기(S1)에 떠밀려서 드레인 덕트부(48)로 들어가서 액막을 형성한다. 한편, 유로를 통과하는 습증기류(S1)의 대부분은 포집판(49)의 외측을 진행 하류측으로 흐른다.
드레인 덕트부(48) 내 및 포켓부(47) 내에 액막으로서 포집된 습분은 중력에 의해 각각 드레인 덕트부(48) 내 및 포켓부(47) 내를 유하한다. 드레인 덕트부(48) 내의 습분은 습증기류(S1)에 떠밀리는 것에 의해서, 하류측 깊숙한 곳을 향해 이동하면서 유하한다. 그리고, 하방에 마련된 홈(65)으로 흘러 떨어져 회수된다.
또, 포켓부(47) 내를 유하하는 습분은 각 드레인판(80) 상에 도달하면, 드레인판(80) 상을 경사 방향 하방을 향해 흐른다. 그리고, 드레인 덕트부(48) 내로 들어가서 드레인 덕트부(48) 내를 최하부까지 유하하여, 홈(65)으로 흘러 떨어져 회수된다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 포켓부(47) 내의 각 드레인판(80)보다 상방에서 포집된 습분은, 각 드레인판(80) 상을 통과하여 드레인 덕트부(48) 내를 유하하기 때문에, 포켓부(47) 내를 유하하는 습분량을 억제하여 액막의 두께를 억제하는 것에 의해, 파형판(43)에서 포집된 습분이 재비산하는 것을 억제할 수 있다. 또, 드레인 덕트부(48) 내를 유하하는 습분이 드레인 덕트부(48) 내의 깊숙한 곳을 유하하는 것에 의해, 습분이 재비산하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 파형판(43)의 높이를 높게 해도 습분의 재비산에 의한 습분 분리의 성능 저하를 억제할 수 있다.
또, 포집판(49)은 1개의 포집판(49)으로 구성되어 있기 때문에, 파형판(43) 본체에 장착 시간이 걸리지 않고, 또한 염가(安價)로 제작할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 1개의 포켓부(47) 내에 복수의 드레인판(80)을 마련하고 있지만, 드레인판(80)을 1개만 설치해도 좋다. 또한, 그 경우, 드레인판(80)을 파형판(43)의 높이의 중앙 부근에 마련하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명의 제 3 실시형태에 대해서 설명한다.
도 10 및 도 11은 각각 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 파형판을 도시하는 사시도 및 상면도이다.
도 10 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 파형판(54)은 제 2 실시형태와 마찬가지로 포집판(49)을 구비하고, 해당 포집판(49)과 파형판(54) 본체 사이에는, 포켓부(47) 및 드레인 덕트부(48)가 형성되어 있다. 또, 포켓부(47) 내에는, 복수의 드레인판(80)이 마련되어 있다.
본 실시형태에 따른 포켓부(47) 내의 평탄부(74)에는, 상하 방향으로 복수의 역류 방지 부재(52)가 마련되어 있다. 역류 방지 부재(52)는 대략 U자 형상의 단면을 갖고, 해당 U자형의 개구부가 드레인 덕트부(48)측을 향하도록 평탄부(74)에 고정되어 있다. 그리고, 역류 방지 부재(52)는 최상단의 드레인판(80)의 상방, 인접하는 드레인판(80) 사이 및 최하단의 드레인판(80)의 하방에 각각 마련되어 있다.
상술한 구성의 파형판(54)에 있어서, 포켓부(47) 및 드레인 덕트부(48) 내에 포집된 습분 중에, 드레인 덕트부(48) 내의 습분이 중력에 의해서 유하할 때에, 포집판(49)과 파형판(54) 본체 사이에 유입되는 습증기(S1)에 의해서 드레인 덕트부(48) 내를 유하하는 습분이 포켓부(47)로 역류하면, 포켓부(47) 내에 역류 방지 부재(52)가 존재하기 때문에, 습분은 이러한 역류 방지 부재(52)의 오목부(52a) 내로 들어간다. 그리고, 역류 방지 부재(52)의 오목부(52a)에 포집된다. 오목부(52a)에 포집된 습분은, 중력에 의해 오목부(52a) 내를 유하하여 각 드레인판(80) 상에 도달하면, 각 드레인판(80) 상을 경사 하방을 향해 흘러서 드레인 덕트부(48) 내로 들어가고, 드레인 덕트부(48) 내를 최하부까지 유하하여, 홈(65)으로 흘러 떨어져 회수된다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 제 2 실시형태의 효과에 부가하여, 드레인 덕트부(48) 내를 유하하는 습분이 유로로 역류하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 파형판(54)에서 포집된 습분이 재비산하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 대략 U자 형상의 단면을 갖고 있는 역류 방지 부재(52)를 사용했을 경우에 대해 설명했지만, 이 형상에 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 도 12에 도시하는 바와 같이 대략 L자 형상의 단면을 가지는 역류 방지 부재나, 도 13에 도시하는 바와 같이 대략 V자 형상의 단면을 가지는 역류 방지 부재를 사용해도 좋다. 요컨데, 드레인 덕트부(48) 내를 유하하는 습분이 포집판(49)의 외측으로 유출되는 것을 방지할 수 있는 형상이면 좋다.
다음에, 본 발명의 제 4 실시형태에 대해서 설명한다.
도 14 및 도 15는 각각 본 발명의 제 4 실시형태에 있어서의 파형판을 도시하는 사시도 및 상면도이다. 또, 도 16은 도 15의 C-C선에서 화살표 방향으로 본 도면이다.
도 14 내지 도 16에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 파형판(53)은 제 2 및 제 3 실시형태와 마찬가지로 포집판(49)을 구비하고, 포집판(49)과 파형판(53) 본체 사이에는, 포켓부(47) 및 드레인 덕트부(48)가 형성되어 있다. 또, 포켓부(47) 내에는, 복수의 드레인판(80)이 마련되어 있다.
본 실시형태에 따른 포집판(49)과 파형판(53) 본체 사이에는, 포켓부(47)와 드레인 덕트부(48)를 구획하는 칸막이벽(59)이 마련되어 있다. 칸막이벽(59)은 파형판(53)과 동일한 높이를 갖고, 파형판(53)의 상하 방향을 따라서 마련되어 있다.
칸막이벽(59)의 측면에는, 드레인판(80)의 단부가 접속되어 있다. 드레인판(80)의 상방에서, 칸막이벽(59)에 드레인판(80)의 상면과 드레인 덕트부(48)의 내부를 연통하는 드레인 구멍(82)이 마련되어 있다.
상술한 구성의 파형판(53)에 있어서, 포켓부(47) 내에 포집된 습분은 중력에 의해 포켓부(47) 내를 유하한다. 최하단에 마련된 드레인판(80)보다도 하방에서 포켓부(47) 내에 포집된 습분은 그대로 최하부까지 유하하여, 하방에 마련된 홈(65)으로 흘러 떨어져 회수된다.
또, 각 드레인판(80)보다도 상방에서 포켓부(47) 내에 포집된 습분은, 포켓부(47) 내를 유하하여 각 드레인판(80) 상에 도달하면, 제 1 실시형태와 마찬가지로 각 드레인판(80) 상을 경사 방향 하방을 향해 흘러서, 드레인 구멍(82)에 도달하면 드레인 구멍(82)보다 드레인 덕트부(48) 내로 들어가고, 드레인 덕트부(48) 내를 최하부까지 유하하여, 하방에 마련된 홈(65)으로 흘러 떨어져 회수된다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 각 드레인판(80)보다도 상방에서 포켓부(47) 내에 포집된 습분은, 드레인판(80) 상을 통과하여 드레인 덕트부(48) 내로 유입되어 드레인 덕트부(48) 내를 유하하기 때문에, 각 드레인판(80)보다 하방에서 포켓부(47) 내를 유하하지 않는다. 따라서, 포켓부(47)의 하방을 유하하는 습분량을 억제하여 액막의 두께를 억제할 수 있어, 파형판(53)에서 포집된 습분이 재비산하는 것을 억제할 수 있다.
또, 포켓부(47)와 드레인 덕트부(48)는 칸막이벽(59)에 의해 구획되어 있기 때문에, 드레인 덕트부(48) 내로 유입된 습분이 포켓부(47)를 거쳐서 유로로 역류하여 재비산하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 파형판(53)의 높이를 높게 해도 습분의 재비산에 의한 습분 분리의 성능 저하를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 파형판(53)과 동일한 높이의 칸막이벽(59)을 마련하고 있지만, 도 17에 도시하는 바와 같이 파형판(53)의 높이보다도 짧은 칸막이벽(59)을 마련해도 좋다. 또한 그 경우, 칸막이벽(59)의 높이에 따라서 드레인판(80)의 수 및 장착 위치를 적절하게 조정한다.
다음에, 본 발명의 제 ５ 실시형태에 대해서 설명한다.
도 18은 본 발명의 제 ５ 실시형태에 있어서의 파형판을 도시하는 상면도이다.
도 18에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 파형판(103)은 평탄부(증기 통로를 향해 돌출된 산부)(74)를 덮도록 형성되어 습증기류(S1)를 향해 개구부를 갖는 포집판(109)과, 포집판(109)에 외접하는 덕트판(101)과, 드레인판(80)을 구비하고 있다.
포집판(109)은 평탄부(74)의 하류측의 경사부(72)로부터 상류측을 향해 평탄부(74)를 덮도록 마련되어 있다. 또, 포집판(109)은 그 기단부가 경사부(72)에 고정되어 있다. 그리고, 포집판(109)은 기단부로부터 선단측으로 향함에 따라서 제 1 굴곡부에서 평탄부(74)를 따르도록 굴곡하고, 또한 제 1 굴곡부의 상류측에서 해당 평탄부(74)의 상류측에 위치하는 경사부(72)를 따르도록 제 2 굴곡부에서 굴곡하고 있다. 이러한 포집판(109)에 의해, 파형판(103)의 표면을 따라서 흐르는 습증기(S1)가 유입되는 포켓부(107)가 형성되어 있다.
또, 덕트판(101)은 습증기(S1)의 흐름 방향 하류측에서 포집판(109)에 외접하고, 상하 방향으로 연장하도록 마련되어 있다. 이 덕트판(101)은 그 기단부가 포집판(109)의 하류측에 고정되어 있다. 그리고, 덕트판(101)은 기단부로부터 선단측으로 향함에 따라서 제 1 굴곡부에서 파형판(103)으로부터 멀어지는 방향으로 굴곡하고, 제 1 굴곡부보다도 상류측에서 경사부(72)를 따르도록 제 2 굴곡부에서 굴곡하고, 또한 제 2 굴곡부의 상류측에서 평탄부(74)를 따르도록 제 3 굴곡부에서 굴곡하고, 선단부는 포집판(109)에 고정되어 있다. 또, 덕트판(101)의 높이는 파형판(103)의 높이의 절반이다.
이러한 덕트판(101)에 의해, 해당 덕트판(101)과 포집판(109) 사이에 드레인 덕트부(108)가 형성되어 있다. 드레인 덕트부(108)는, 제 2 실시형태와 마찬가지로, 평탄부(74)와 경사부(72)의 경계 위치(75)로부터 드레인 덕트부(108)의 습증기류 하류측단(108a)까지의 길이(D)와, 경사부(72)의 길이(L)의 관계는 상기 수학식 1을 만족하고 있다.
그리고, 드레인 덕트부(108)와 포켓부(107)는 포집판(109)에 의해 구획되어 있다. 이 포집판(109)에는 드레인 구멍(82)이 마련되어 있고, 포켓부(107) 내에 마련된 드레인판(80)의 경사 최하부 상면과 드레인 덕트부(108) 내부는 드레인 구멍(82)에서 연통하고 있다.
본 실시형태에 의하면, 상술한 각 실시형태와 마찬가지로, 드레인판(80)보다도 상방에서 포켓부(107) 내에 포집된 습분은, 드레인판(80) 상을 통과하여 드레인 덕트부(108) 내를 유하하기 때문에, 드레인판(80)보다 하방에서 포켓부(107) 내를 유하하지 않는다. 따라서, 포켓부(107)의 하방을 유하하는 습분량을 억제하여 액막의 두께를 억제할 수 있어, 파형판(103)에서 포집된 습분이 재비산하는 것을 억제할 수 있다. 또, 포켓부(107)와 드레인 덕트부(108)는 포집판(109)에 의해 구획되어 있기 때문에, 드레인 덕트부(108) 내로 유입된 습분이 재비산하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 파형판(103)의 높이를 높게 해도 습분의 재비산에 의한 습분 분리의 성능 저하를 억제할 수 있다.
본 실시형태에서는, 포집판(109) 및 덕트판(101)을 갖고 있는 파형판(103)을 사용했을 경우(이하, 실시예라고 함)와, 종래의 돌출 부재를 갖고 있는 파형판을 사용했을 경우(이하, 종래예라고 함)에 대해서 CFD(Computational Fluid Dynamics) 해석에 의해, 유로 내를 흐르는 습증기(S1)의 유속에 대해서 해석을 실행하였다.
여기서, 종래의 파형판에 대해서 설명한다. 도 19는 종래의 파형판을 도시하는 상면도이다. 도 19에 도시하는 바와 같이 종래의 파형판(111)의 포집판(110)은, 기단부가 경사부(72)에 고정되고, 선단부측이 습증기류(S1)의 상류측을 향해 돌출되어 있다. 또, 포집판(110)은 그 선단이 파형판(111) 본체에 근접하도록 굴곡하고 있다. 이 포집판(110)에 의해, 해당 포집판(110)과 파형판(111) 본체 사이에 포켓부(112)가 형성되어 있다.
상술한 구성으로 이루어진 파형판(111)을 따라서 습증기(S1)가 흐르면, 포켓부(112) 내에 습분이 포집되어 포켓부(112) 내를 유하한다.
그리고, 상술한 바와 같이, 실시예의 파형판(103) 및 종래예의 파형판(111)을 사용했을 경우의 습증기(S1)의 유속에 대해서 각각 CFD 해석을 실행하였다.
도 20 및 도 21은 각각 종래예 및 실시예에 있어서의 파형판 사이의 일부의 유속 분포 상태를 도시하는 윤곽도이다.
도 20에 도시하는 바와 같이 종래예의 경우, 포집판(110)을 따라서 유속이 작은 구역, 즉 흐름의 박리 영역(도면 중 점선 테두리 내 부분)이 유로 내에 생기고 있는 것을 알 수 있다. 이 흐름의 박리 영역은 포집판(110)이 마련된 위치의 하류 영역까지 확대되고 있다.
한편, 도 21에 도시하는 바와 같이, 실시예의 경우, 습증기(S1)는 종래예의 경우와 동일한 정도의 유속으로 유로 내를 흐르고 있는 것을 알 수 있다. 또, 드레인 덕트부(108)가 상술한 흐름의 박리 영역 내에 마련되어 있고, 드레인 덕트부(108)를 마련한 것으로 인한 유속의 저하 등에 의한 흐름의 손실은 거의 없는 것이 확인되었다.
따라서, 상술한 제 1 내지 제 4 실시형태에 있어서도, 본 실시형태의 드레인 덕트부(108)와 마찬가지로, 드레인 덕트부(48, 81)를 마련하는 것으로 인한 흐름의 손실은 거의 없는 것으로 생각된다.
상술한 각 실시형태에서는, 드레인판(80)을 습증기(S1)의 흐름 방향 하류측을 향하여 하향으로 경사지게 했을 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되는 것이 아니고, 수평으로 마련해도 좋다. 드레인판(80)을 수평으로 마련해도 드레인판(80) 상에 도달한 습분은 습증기(S1)에 떠밀리는 것에 의해 하류측으로 흐르는 것이 가능하다.
상술한 각 실시형태에서는, 습분 분리 가열기에 적용되는 셰브론 베인형의 습분 분리 장치(16)에 대해 설명했지만, 본 발명은 다른 셰브론 베인형의 습분 분리 장치에도 적용하는 것이 가능하다.
본 발명이 적용되는 다른 일례에 대해서 설명한다.
도 22는 본 발명의 습분 분리 장치가 적용되는 습식 전기 집진기의 구성도이다. 이러한 습식 전기 집진기는 예를 들어 연료 가스 연소식 가스터빈 복합사이클 시스템에 있어서, 그 연료 가스의 습분을 제진(除塵)하는 것 등을 위해 사용된다.
도 22에 도시한 습식 전기 집진기(90)에 있어서는, 연료 가스는 도면 중의 화살표의 방향으로부터 입구 덕트(91)로 들어가고 다기공 격자창(92)을 거쳐서 방전 전극(93), 집진 전극(94)을 통과하는 과정에서 집진되어 출구 덕트(95)에 도달한다.
출구 덕트(95)에 장착된 셰브론 베인형의 습분 분리 장치(96)에 의해 미스트는 제거된다.
이상과 동일한 습식 전기 집진기(90)에 적용되는 습분 분리 장치(96)에도, 도 3 내지 도 18, 도 23을 사용하여 설명한 습분 분리 장치(16)와 동일한 것을 적용할 수 있다.
본 발명은 파형판의 높이를 높게 해도, 파형판에서 포집된 습분에 의한 액막의 두께가 두꺼워지는 것을 억제하고, 파형판에서 포집된 습분의 재비산을 억제하는 것에 의해 습분 분리의 성능 저하를 억제할 수 있는 셰브론 베인형의 습분 분리 장치로서 사용할 수 있다.

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 습증기로부터 습분을 분리하는 습분 분리 장치에 있어서,
    산부와 골부가 교대로 나란한 지그재그 형상을 갖고, 소정 간격을 두고 배치되어 상기 습증기의 증기 유로를 형성하는 복수의 파형판과,
    상기 파형판에 고정되고, 상기 증기 유로 내에 있어서의 증기류의 상류측을 향해 연장하여 상기 파형판의 산부를 덮는 포집판을 구비하며,
    상기 포집판과 상기 파형판 사이에 마련되고, 상기 증기류의 상류측으로 개구되는 포켓부가 형성되고,
    상기 포켓부에 연통하는 동시에 상하 방향으로 연장하는 드레인 덕트부가 상기 포켓부의 상기 증기류의 하류측에 마련되고,
    상기 포집판은 상기 파형판의 산부보다 상기 증기류의 하류측에 있어서 상기 파형판에 고정되어 있고,
    상기 포집판과 상기 파형판 사이에 형성되는 공간 중, 상기 증기류의 상류측의 영역이 상기 포켓부이고, 상기 증기류의 하류측의 영역이 상기 드레인 덕트부이고,
    상기 포집판과 상기 파형판 사이에 마련되고, 상기 포켓부에 포집된 습분을 상기 드레인 덕트부로 인도하는 드레인판을 구비하고,
    상기 드레인판은 수평으로 마련되거나, 또는 상기 증기류의 하류측을 향해 하방으로 경사지도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    습분 분리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 드레인판은 상기 포켓부의 높이 방향으로 복수 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    습분 분리 장치.
  6. 삭제
  7. 습증기로부터 습분을 분리하는 습분 분리 장치에 있어서,
    산부와 골부가 교대로 나란한 지그재그 형상을 갖고, 소정 간격을 두고 배치되어 상기 습증기의 증기 유로를 형성하는 복수의 파형판과,
    상기 파형판에 고정되고, 상기 증기 유로 내에 있어서의 증기류의 상류측을 향해 연장하여 상기 파형판의 산부를 덮는 포집판을 구비하며,
    상기 포집판과 상기 파형판 사이에 마련되고, 상기 증기류의 상류측으로 개구되는 포켓부가 형성되고,
    상기 포켓부에 연통하는 동시에 상하 방향으로 연장하는 드레인 덕트부가 상기 포켓부의 상기 증기류의 하류측에 마련되고,
    상기 포집판의 외표면에 장착되고, 상하 방향으로 연장하는 덕트판을 구비하고,
    상기 포집판과 상기 파형판 사이에 형성되는 공간이 상기 포켓부이고, 상기 덕트판과 상기 포집판 사이에 형성되는 공간이 상기 드레인 덕트부이며,
    상기 드레인 덕트부는 상기 포집판을 관통하는 드레인 구멍을 거쳐서 상기 포켓부에 연통하여 있고,
    상기 포집판과 상기 파형판 사이에 마련되고, 상기 포켓부에 포집된 습분을 상기 드레인 구멍을 거쳐서 상기 드레인 덕트부로 인도하는 드레인판을 구비하고,
    상기 드레인판은 수평으로 마련되거나, 또는 상기 증기류의 하류측을 향해 하방으로 경사지도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    습분 분리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 드레인판은 상기 포켓부의 높이 방향으로 복수 마련되어 있고,
    상기 드레인 구멍은 각 드레인판의 상면을 상기 드레인 덕트부에 연통시키도록 복수 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    습분 분리 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 드레인판은 상기 포켓부를 높이 방향으로 균등하게 분할하도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    습분 분리 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 드레인판은 상기 포켓부를 높이 방향으로 균등하게 분할하도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    습분 분리 장치.
  11. 제 4 항, 제 5 항 및 제 7 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포켓부에 마련되고, 상기 포켓부로부터 상기 증기 유로로 향하는 습분의 역류를 방지하는 역류 방지 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는
    습분 분리 장치.
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