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技術 直接接触式復水器および発電システム

出願人 株式会社東芝東芝エネルギーシステムズ株式会社
発明者 真下景吉村浩一佐藤健二岩田佳浩野中利昭
出願日 2016年8月31日 (4年2ヶ月経過) 出願番号 2016-169432
公開日 2018年3月8日 (2年8ヶ月経過) 公開番号 2018-035999
状態 特許登録済
技術分野 水蒸気または蒸気凝縮器 蒸気機関設備
主要キーワード 落下液滴 地熱発電設備 流れの速い 火山活動 タービン排気流 ホットウェル 流下液膜 地熱蒸気
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

直接接触式復水器について低圧損で凝縮および冷却の効率を高める。

解決手段

実施形態における直接接触式復水器は、非凝縮性ガス蒸気とを含み、蒸気タービンから排出されるガス混合流体が導入され、また、液滴としての冷却水噴霧する第1の噴霧器を有し、前記導入された前記ガス混合流体に含まれる前記蒸気を前記第1の噴霧器から噴霧される前記冷却水により凝縮する蒸気凝縮部と、前記蒸気凝縮部に接続されて、前記ガス混合流体の流路を有し、また、前記流路を通過する前記ガス混合流体との接触面積を増加させるための表面をもつ接触媒体を有し、また、液滴としての冷却水を噴霧する第2の噴霧器を有し、前記第2の噴霧器から噴霧される前記冷却水を前記接触媒体に散水し、前記散水されて前記接触媒体の表面を流れる前記冷却水の流下液膜との接触により前記ガス混合流体を冷却するガス冷却部とを有する。

概要

背景

一般に、地熱プラント復水器において真空度を上げるための排気装置として、タービン入口前段より抽気した蒸気作動蒸気として、復水器内非凝縮性ガスを抽出するエジェクタ(ejector)が用いられることが多くあるが、その作動蒸気を減らすことはプラント出力向上に貢献する。このため、低圧損にて、復水器出口での非凝縮性ガスと蒸気との混合ガスの温度を下げ体積流量を減らすことが求められる。復水器において、ガス排出口の前段において、混合ガスを冷却するための、効率の良いガス冷却部の機能が要求される。

このような復水器の第1の例としては、例えば充填物冷却水散布し、広い表面積で混合ガスを効率良く凝縮および冷却することを目的としたものがある。また、流路を折り返し曲げることで、蒸気と落下液滴とが接触する流路を長くした冷却部により、混合ガスの冷却を促進するものもある。

概要

直接接触式復水器について低圧損で凝縮および冷却の効率を高める。実施形態における直接接触式復水器は、非凝縮性ガスと蒸気とを含み、蒸気タービンから排出されるガス混合流体が導入され、また、液滴としての冷却水を噴霧する第1の噴霧器を有し、前記導入された前記ガス混合流体に含まれる前記蒸気を前記第1の噴霧器から噴霧される前記冷却水により凝縮する蒸気凝縮部と、前記蒸気凝縮部に接続されて、前記ガス混合流体の流路を有し、また、前記流路を通過する前記ガス混合流体との接触面積を増加させるための表面をもつ接触媒体を有し、また、液滴としての冷却水を噴霧する第2の噴霧器を有し、前記第2の噴霧器から噴霧される前記冷却水を前記接触媒体に散水し、前記散水されて前記接触媒体の表面を流れる前記冷却水の流下液膜との接触により前記ガス混合流体を冷却するガス冷却部とを有する。

目的

このような復水器の第1の例としては、例えば充填物へ冷却水を散布し、広い表面積で混合ガスを効率良く凝縮および冷却することを目的とした

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

非凝縮性ガス蒸気とを含み、蒸気タービンから排出されるガス混合流体が導入され、また、液滴としての冷却水噴霧する第1の噴霧器を有し、前記導入された前記ガス混合流体に含まれる前記蒸気を前記第1の噴霧器から噴霧される前記冷却水により凝縮する蒸気凝縮部と、前記蒸気凝縮部に接続されて、前記ガス混合流体の流路を有し、また、前記流路を通過する前記ガス混合流体との接触面積を増加させるための表面をもつ接触媒体を有し、また、液滴としての冷却水を噴霧する第2の噴霧器を有し、前記第2の噴霧器から噴霧される前記冷却水を前記接触媒体に散水し、前記散水されて前記接触媒体の表面を流れる前記冷却水の流下液膜との接触により前記ガス混合流体を冷却するガス冷却部とを備えることを特徴とする直接接触式復水器

請求項2

前記蒸気タービンの軸方向と前記蒸気の排気方向とが同一水平面にある軸流排気式復水器、または前記排気方向が前記蒸気タービンの軸水平面に対して下方を向く下方排気式復水器の何れかであることを特徴とする請求項1に記載の直接接触式復水器。

請求項3

前記ガス冷却部における前記ガス混合流体の流路が複数に分割され、前記第2の噴霧器および前記接触媒体は、前記分割された流路のそれぞれに対応して設けられ、前記分割された流路の出口に設けられ、この出口からの前記ガス混合流体の排出の有無を切替えるための切替え弁をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の直接接触式復水器。

請求項4

前記ガス冷却部における前記ガス混合流体の流路は、前記流路の上流から下流にかけて前記ガス混合流体の通過断面積が狭くなるように形成され、前記第2の噴霧器および前記接触媒体は、前記流路における前記上流から前記下流にかけて複数段にわたって設けられ、前記上流に設けられた前記接触媒体の一部へ前記冷却水を散水する前記第2の噴霧器による前記冷却水の噴霧の有無を切替えるための切替え弁をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の直接接触式復水器。

請求項5

前記第1の噴霧器から噴霧される前記冷却水を貯留する第1のホットウェルと、前記第1のホットウェルに対して分離されて、また、前記第2の噴霧器から前記散水された前記冷却水を貯留する第2のホットウェルと、前記第2のホットウェルに貯留された前記冷却水を再利用するために、この冷却水を前記ガス冷却部における前記流路の前段または前記蒸気凝縮部における前記ガス混合流体の導入部分輸送する輸送部とをさらに備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の直接接触式復水器。

請求項6

前記第1の噴霧器から噴霧される前記冷却水を貯留する第1のホットウェルと、前記第1のホットウェルに対して分離されて、また、前記第2の噴霧器から前記散水された前記冷却水を貯留する第2のホットウェルと、前記第2のホットウェルに貯留された前記冷却水を再利用するために、この冷却水を前記蒸気凝縮部と前記ガス冷却部の間に輸送する輸送部と、前記蒸気凝縮部における前記ガス冷却部寄りの箇所に設けられ、また、前記輸送部により輸送された前記冷却水を貯留するトレイと、前記第1のホットウェルと第2のホットウェルとの間に配置され、前記トレイに貯留された前記冷却水を貯留する第3のホットウェルとをさらに備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の直接接触式復水器。

請求項7

蒸気を排気する蒸気タービンと、前記蒸気タービンにより得られる回転動力をもとに発電を行う発電部と、非凝縮性ガスと前記蒸気とを含み、前記蒸気タービンから排出されるガス混合流体が導入され、また、液滴としての冷却水を噴霧する第1の噴霧器を有し、前記導入された前記ガス混合流体に含まれる前記蒸気を前記第1の噴霧器から噴霧される前記冷却水により凝縮する蒸気凝縮部と、前記蒸気凝縮部に接続されて、前記ガス混合流体の流路を有し、また、前記流路を通過する前記ガス混合流体との接触面積を増加させるための表面をもつ接触媒体を有し、また、液滴としての冷却水を噴霧する第2の噴霧器を有し、前記第2の噴霧器から噴霧される前記冷却水を前記接触媒体に散水し、前記散水されて前記接触媒体の表面を流れる前記冷却水の流下液膜との接触により前記ガス混合流体を冷却するガス冷却部とを備えることを特徴とする発電システム

技術分野

0001

本発明の実施形態は、直接接触式復水器および発電ステムに関する。

背景技術

0002

一般に、地熱プラント復水器において真空度を上げるための排気装置として、タービン入口前段より抽気した蒸気作動蒸気として、復水器内非凝縮性ガスを抽出するエジェクタ(ejector)が用いられることが多くあるが、その作動蒸気を減らすことはプラント出力向上に貢献する。このため、低圧損にて、復水器出口での非凝縮性ガスと蒸気との混合ガスの温度を下げ体積流量を減らすことが求められる。復水器において、ガス排出口の前段において、混合ガスを冷却するための、効率の良いガス冷却部の機能が要求される。

0003

このような復水器の第1の例としては、例えば充填物冷却水散布し、広い表面積で混合ガスを効率良く凝縮および冷却することを目的としたものがある。また、流路を折り返し曲げることで、蒸気と落下液滴とが接触する流路を長くした冷却部により、混合ガスの冷却を促進するものもある。

先行技術

0004

特許第3953116号公報
特開2015−114019号公報
特開2010−270925号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上述した第1の例の復水器においては、タービン排気流入部での蒸気を、冷却液が散布された充填物で凝縮する。蒸気に対する伝熱面積および冷却液の落下速度調整による、蒸気と冷却液との接触時間を調整することにより、上記の充填物による蒸気の凝縮量を最適化することが可能だが、タービン排気流入部の直近における排気流量が多い領域で、かつ、蒸気の流れの速い領域での使用においては、充填物を蒸気が通過して凝縮される際に圧損が大きくなる。

0006

加えて、地熱蒸気中の非凝縮性ガスは、その発生量が都度変化することが一般的である。上記の充填物は、非凝縮性ガスの計画量に基づいて設計される。しかし、非凝縮性ガス量が計画量より多い場合、ガス冷却部における蒸気の流速が遅くなるため、充填物による蒸気や非凝縮性ガスの冷却性能が悪くなる。また、非凝縮性ガス量が計画量より少ない場合、蒸気の流量が多くなり、蒸気や非凝縮性ガスの冷却水量不足することにより蒸気の凝縮が不十分になることがある。

0007

また、復水器の第2の例として、スプレーを用いた微小な液滴にて蒸気の凝縮および冷却を行なうものがある。このように微小な液滴は、体積当りの表面積が大きく、低圧損で凝縮能力が高い。

0008

しかし、蒸気に比べて密度が高い非凝縮性ガスの量が上記の計画量より多い場合、ガス冷却部に流入する蒸気や非凝縮性ガスの体積流量が少なくなり、これら蒸気や非凝縮性ガスの流速が遅くなる。この流速が遅くなると、蒸気と冷却水との間の熱伝達性能が悪くなり、蒸気や非凝縮性ガスを効率良く冷却することが出来なくなる。

0009

逆に、非凝縮性ガスの量が計画量より少ない場合、ガス冷却部に流入する蒸気や非凝縮性ガスの流量が多くなり、これら蒸気や非凝縮性ガスの流速が速くなる。すると、冷却水量が不足したり、冷却水の噴射範囲における蒸気と冷却水との接触時間が短くなったりするので、蒸気の凝縮が十分出来なくなる。

0010

また、復水器の第3の例として、凝縮部の下流に配置される冷却部は、設置面積低減のために、流路を落下する液滴が蒸気と接触する構成により蒸気を冷却するものがある。このような構成においては、冷却水の液滴による蒸気の冷却は、流路高さを液滴が自由落下する間の冷却となり、非凝縮性ガス成分が多くなったガス混合流体を効率よく冷却することは困難である。つまり、冷却のためには長い流路が必要なため、流路を筐体内で繰り返し折り返す構造であり、この折り返しと長い流路による圧損が大きい。

0011

本発明が解決しようとする課題は、低圧損で凝縮および冷却の効率を高めることが可能な直接接触式復水器および発電システムを提供することである。

課題を解決するための手段

0012

実施形態における直接接触式復水器は、非凝縮性ガスと蒸気とを含み、蒸気タービンから排出されるガス混合流体が導入され、また、液滴としての冷却水を噴霧する第1の噴霧器を有し、前記導入された前記ガス混合流体に含まれる前記蒸気を前記第1の噴霧器から噴霧される前記冷却水により凝縮する蒸気凝縮部と、前記蒸気凝縮部に接続されて、前記ガス混合流体の流路を有し、また、前記流路を通過する前記ガス混合流体との接触面積を増加させるための表面をもつ接触媒体を有し、また、液滴としての冷却水を噴霧する第2の噴霧器を有し、前記第2の噴霧器から噴霧される前記冷却水を前記接触媒体に散水し、前記散水されて前記接触媒体の表面を流れる前記冷却水の流下液膜との接触により前記ガス混合流体を冷却するガス冷却部とを有する。

発明の効果

0013

本発明によれば、直接接触式復水器について低圧損で凝縮および冷却の効率を高めることができる。

図面の簡単な説明

0014

第1の実施形態における軸流排気式復水器の一例を示す図。
第2の実施形態における下方排気式復水器の一例を示す図。
第3の実施形態における軸流排気式復水器の一例を示す図。
第3の実施形態における軸流排気式復水器の一例を示す図。
第4の実施形態における軸流排気式復水器の一例を示す図。
第4の実施形態における軸流排気式復水器の一例を示す図。
第5の実施形態における軸流排気式復水器の一例を示す図。
第6の実施形態における軸流排気式復水器の一例を示す図。

実施例

0015

以下、実施形態について図面を用いて説明する。
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態について説明する。図1は、第1の実施形態における軸流排気式復水器の一例を示す図である。
図1に示すように、第1の実施形態における、タービン軸排気方向が同一水平面にある軸流式の排気に対応した軸流排気式復水器は、タービン排気1として蒸気タービンから排出されて、非凝縮性ガスと蒸気とを含むガス混合流体2を導入して、このガス混合流体2に含まれる蒸気を凝縮させる蒸気凝縮部3と、この蒸気凝縮部3の下流に配置され、蒸気凝縮部3により凝縮された後のガス混合流体2を冷却するガス冷却部4とを備える。以下、蒸気凝縮部3に導入されたタービン排気1を上記のガス混合流体2と呼ぶことがある。

0016

蒸気凝縮部3とガス冷却部4とは水平方向に沿って並ぶように配置される。上記の軸流排気式復水器は、地熱発電設備に適用可能である。地熱発電設備は、例えば、火山活動による地熱で高温となった蒸気や高温の地下水を地上に汲み出すことにより、発電に必要な蒸気を得る設備である。この発電設備は、図示しない蒸気タービンと上記の軸流排気式復水器を備える。蒸気タービンから排出された蒸気は、軸流排気式復水器により凝縮、冷却されて外部に排出される。

0017

蒸気凝縮部3は、導入したガス混合流体2を流すための空間、つまりガス混合流体2の流路を有するとともに、複数の冷却水霧状噴出スプレー(第1の噴霧器)5を有する。この冷却水霧状噴出スプレー5は、ガス混合流体2の流路中に、微細な液滴としての冷却水を噴霧する。これにより、蒸気凝縮部3は、ガス混合流体2に含まれる蒸気を、冷却水霧状噴出スプレー5から噴霧された冷却水により効率よく即座に凝縮する。

0018

ガス冷却部4は、蒸気凝縮部3に接続され、この蒸気凝縮部3により蒸気が凝縮された後のガス混合流体2を流すための流路を有するとともに、この流路に冷却水分配スプレー6(第2の噴霧器)および流下液膜エレメント7が配置される。ガス冷却部4の流路の上流は、復水器全体の下部に位置し、流路の下流は、復水器全体の上部に位置する。

0019

流下液膜エレメント7は、ガス冷却部4おける流路の上流に設けられ、流路を通過するガス混合流体2との接触面積を増加させるための表面をもつ、体積あたりの表面積を高めた充填材であって、表面に例えば突起部や溝部が形成された接触媒体である。
冷却水分配スプレー6は、流下液膜エレメント7の上部であって、ガス冷却部4おける流路の下流に設けられる。冷却水分配スプレー6は、同じ流路における下部に設けられる流下液膜エレメント7に微細な液滴としての冷却水を噴霧し、この冷却水を流下液膜エレメント7の表面に満遍なく散水する。図1に示した例では、1つの流下液膜エレメント7に対して冷却水分配スプレー6が2つ設けられているが、この数は特に限られない。

0020

ガス冷却部4は、ガス混合流体2が流下液膜エレメント7を通過する際に、この流下液膜エレメント7の表面を流れる冷却水の流下液膜とガス混合流体2との接触により当該ガス混合流体2を冷却する。

0021

また、蒸気凝縮部3およびガス冷却部4の直下にはホットウェル(HW)20が設けられる。このホットウェル20は、蒸気凝縮部3により蒸気が凝縮されて得た凝縮水や、蒸気凝縮部3の冷却水霧状噴出スプレー5から噴霧される、空間中の微細な液滴としての冷却水や、ガス冷却部4の冷却水分配スプレー6から噴霧された冷却水や、この噴霧されて流下液膜エレメント7の表面から流下した冷却水を貯留する。

0022

上記のように、第1の実施形態では、タービン排気1の蒸気を蒸気凝縮部3で凝縮した上で、ガス冷却部4内の冷却水分配スプレー6が、ガス混合流体2との接触面積を増加させるための表面をもつ流下液膜エレメント7に冷却水を満遍なく散水し、この流下液膜エレメント7の表面を流れる冷却水の流下液膜との接触によりガス混合流体を冷却する。

0023

つまり、蒸気凝縮部3では、流下液膜エレメント7の表面を流れる冷却水の流下液膜ではなく、冷却水霧状噴出スプレー5から空間中に微細な液滴として噴出させた冷却水により蒸気を凝縮するので、凝縮前の蒸気の流量が多く、その流れが速くても、凝縮の際の圧損が大きくなることを回避できる。

0024

また、蒸気凝縮部3の下流のガス冷却部4は、流下液膜エレメント7の表面を流れる冷却水の流下液膜との接触によりガス混合流体2を冷却する。ここで冷却するガス混合流体2の流量は、蒸気凝縮部3による凝縮を経て流量が減少しているので、流下液膜との接触による冷却としても圧損が大きくなることを回避でき、流路の折り返しなどの構造とせずとも、ガス混合流体2を効率よく冷却できる。よって、復水器の大きさや設置面積を最適化し、かつ、蒸気の凝縮および冷却の効率化および圧損の低減を実現することができる。

0025

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態について、第1の実施形態で説明した内容と同一の内容については説明を省略する。
図2は、第2の実施形態における下方排気式復水器の一例を示す図である。
図2に示すように、第2の実施形態は、第1の実施形態と比較して、蒸気凝縮部3に対するタービン排気1の入口の位置が異なり、タービンからの排気方向がタービン軸水平面より下方に向かう下方式の排気に対応した下方排気式復水器において、第1の実施形態と同様の構成をとる復水器を用いたものである。蒸気凝縮部3にタービン排気1が導入された後の凝縮およびガス冷却部4による冷却は第1の実施形態と同様である。

0026

このように、第1の実施形態で用いていた軸流排気式復水器に代えて下方排気式復水器を用いても、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに、下方排気式復水器は、軸流排気式復水器に比べて、その設置面積を狭くすることができる。

0027

(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。図3および図4は、第3の実施形態における軸流排気式復水器の一例を示す図である。図4は、図3のA−A矢視図である。
図3、4に示すように、第3の実施形態では、第1および第2の実施形態で説明したガス冷却部4におけるガス混合流体2の流路が、このガス冷却部4の入口部から出口部までの流路を複数に仕切仕切板8による複数により分割される。図3では、2つの仕切板8により、ガス冷却部4の流路が3つに分割された例について説明する。

0028

第3の実施形態では、ガス冷却部4は、仕切板8により分割された各部の流路ごとに、冷却水分配スプレー6と流下液膜エレメント7が設けられ、上記の分割された流路のうち所定の1つを除く各流路の出口部に切替え弁9が1つづつ配置される。第3の実施形態では、各流路に設けられる冷却水分配スプレー6は、同じ流路における下部に設けられる流下液膜エレメント7に微細な液滴としての冷却水を噴霧し、この冷却水を流下液膜エレメント7の表面に満遍なく散水する。

0029

第3の実施形態では、ガス冷却部4の流路が複数の仕切板8で分割され、また、タービン排気1に含まれる非凝縮性ガスの割合や冷却水温度の変化に応じて、各流路を流れるガス混合流体2を冷却して流路の出口から外へ排出するか否かを、同じ流路に設けられる切替え弁9の開閉により切替える。

0030

切替え弁9を開いた流路では、この流路を通るガス混合流体2は、この流路の出口からガス冷却部4の外へ流れる。一方で、切替え弁9を閉じた流路では、この流路を通るガス混合流体2は、この流路の出口からガス冷却部4の外へは流れない。

0031

上記のように切替え弁9を開いた流路において、この流路に設けられる冷却水分配スプレー6を稼働させることで、冷却されたガス混合流体2を流路の出口から外へ排出することができる。冷却水分配スプレー6の稼働や切替え弁9の開閉は手動で行ってもよいし、図示しない制御装置により行なってもよい。

0032

上記のように、第3の実施形態では、タービン排気1に含まれる非凝縮性ガスの割合や冷却水温度の変化に応じて、仕切板8により仕切られた各流路の冷却水分配スプレー6や切替え弁9の開閉を個別に切り替えることで、ガス冷却部4の冷却能力を調整することができる。例えば、非凝縮性ガスの割合が増加する場合や、冷却水温度が上昇するといった場合には、復水器性能の低下を防ぐために、非凝縮性ガスの割合の増加や冷却水温度の上昇の程度に応じて、各流路のうち少なくとも1つの流路の切替え弁9を開とする。

0033

このようにして、非凝縮性ガスの割合や冷却水温度が変化した場合に、復水器による蒸気凝縮およびガス冷却の能力を最適となるように調整することが可能となる。

0034

(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態について説明する。図5,6は、第4の実施形態における軸流排気式復水器の一例を示す図である。図6は、図5のB−B矢視図である。
図5,6に示すように、第4の実施形態では、第1、第2の実施形態で説明したガス冷却部4の流路の上流から下流に向かって、ガス混合流体2の通過断面積が小さくなる構造である。

0035

また、ガス冷却部4には、ガス混合流体2の流れ方向に対して、複数段のそれぞれに、冷却水分配スプレー6と流下液膜エレメント7とを有する。
図5、6に示した例では、ガス冷却部4における、ガス混合流体2の流れ方向に対して上流側に1段目としての複数の冷却水分配スプレー6と複数の流下液膜エレメント7とを有する。

0036

また、ガス冷却部4には、ガス混合流体2の流れ方向に対して下流側に2段目としての冷却水分配スプレー6と流下液膜エレメント7とが設けられる。つまり、ガス冷却部4の流路の上流から下流にかけて、1段目の流下液膜エレメント7、1段目の冷却水分配スプレー6、2段目の流下液膜エレメント7、および2段目の冷却水分配スプレー6の順で設けられる。

0037

1段目(上流)に設けられた冷却水分配スプレー6の数は、散水先の流下液膜エレメント7が設けられた箇所での通過断面積に応じた数であり、例えば2段目(下流)の冷却水分配スプレー6の数より多い。図6に示した例では、1段目(上流)に設けられた冷却水分配スプレー6の数と2段目(下流)に設けられた冷却水分配スプレー6の数が7対3であるが、上流から下流にかけて狭くなる通過断面積に応じた数であれば特に限られない。

0038

また、第4の実施形態では、1段目に設けられた流下液膜エレメント7の一部に対応占め設けられて、これを冷却水の散布先とする冷却水分配スプレー6による冷却水の噴霧の有無を切替え弁10により切替えることができる。これにより、1段目に設けられた流下液膜エレメント7のうち、ガス混合流体2の冷却に用いる流下液膜エレメント7の範囲を調整することができる。

0039

図6に示した例では、上流の2つの冷却水分配スプレー6による散水の有無を1つの切替え弁10による切り替える例を示すが、散水の有無を適切に切り替える形態であれば、1つの切替え弁10により散水の有無を切り替える冷却水分配スプレー6の数は特に限られない。

0040

また、図6に示した例では、流路の上流から下流にかけて2段にわたって冷却水分配スプレー6と流下液膜エレメント7とが設けられる例を示したが、3段以上の各段にわたって、冷却水分配スプレー6と流下液膜エレメント7とを、その数が上流から下流にかけて減少するように設ける構成としてもよい。

0041

また、この切替え弁10は、2段目の冷却水分配スプレー6に設けることもでき、下流における冷却水分配スプレー6に対応して設けられる流下液膜エレメント7への冷却水の散水の有無を切替えることもできる。

0042

第4の実施形態では、ガス冷却部4の流路における冷却水分配スプレー6に対応して設けられる流下液膜エレメント7への冷却水の散水の有無を切替え弁10により切り替えることで、冷却のための流下液膜エレメント7の活用面積を調整する。

0043

これにより、第4の実施形態では、ガス冷却部4の冷却能力を調整することができる。例えば、非凝縮性ガスの割合が増加する場合や、冷却水温度が上昇するといった場合には、復水器性能の低下を防ぐためには、非凝縮性ガスの割合の増加や冷却水温度の上昇の程度に応じて、少なくとも1つの切替え弁10を開状態とする。

0044

このようにして、タービン排気1に含まれる非凝縮性ガスの割合や冷却水温度が変化した場合に、ガス冷却部4による蒸気凝縮およびガス冷却の能力が最適となるように調整することが可能となる。

0045

(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態について説明する。図7は、第5の実施形態における軸流排気式復水器の一例を示す図である。
図7に示すように、第5の実施形態では、第1の実施形態で説明したホットウェル20が、蒸気凝縮部3の直下に位置する凝縮部側ホットウェル21と、ガス冷却部4の直下に位置する冷却部側ホットウェル22とに分離された構成を有する。なお、凝縮部側ホットウェル21はガス冷却部4の直下には位置せず、冷却部側ホットウェル22は、蒸気凝縮部3の直下には位置しない。

0046

凝縮部側ホットウェル21は、蒸気凝縮部3により蒸気が凝縮されて得た凝縮水、蒸気凝縮部3の冷却水霧状噴出スプレー5から噴霧される、空間中の微細な液滴としての冷却水を貯留する。
冷却部側ホットウェル22は、ガス冷却部4の冷却水分配スプレー6から噴霧された冷却水や、この噴霧されて流下液膜エレメント7の表面から流下した冷却水を貯留する。

0047

第4の実施形態では、蒸気凝縮部3の直下において貯留される水とガス冷却部4の直下において貯留される水とが混合しない構成としている。図7に示した例では、第1の実施形態で説明した1つのホットウェル20が、蒸気凝縮部3とガス冷却部4との接続部分に設けられるHW仕切板11により凝縮部側ホットウェル21と冷却部側ホットウェル22とに分離された例を示す。

0048

また、HW仕切板11を設ける構成に限らず、凝縮部側ホットウェル21に貯留される水と冷却部側ホットウェル22に貯留される水とが混合しない構成であれば、例えば、凝縮部側ホットウェル21と冷却部側ホットウェル22とを物理的に異なるホットウェルとして、それぞれを蒸気凝縮部3の直下やガス冷却部4の直下に配置する構成としてもよい。

0049

また、冷却部側ホットウェル22には、この凝縮部側ホットウェル21に貯留された水を凝縮部側ホットウェル21の底部からくみ上げて、蒸気凝縮部3における、ガス混合流体2を導入した空間であって冷却水霧状噴出スプレー5が設けられる空間、または、ガス冷却部4の流路の前段に輸送するための流路が取り付けられ、この流路にはポンプ12が設けられる。図7では、凝縮部側ホットウェル21に貯留された水をガス冷却部4の流路の前段に輸送する例について示している。

0050

この輸送のための流路の出口には再利用スプレー13が取り付けられる。ポンプ12によりくみ上げられて輸送先の空間に輸送された水は、再利用スプレー13により、微細な液滴として、この空間に噴霧される。

0051

第5の実施形態では、冷却部側ホットウェル22に貯留された水をくみ上げて、蒸気凝縮部3における凝縮用の水、または、ガス冷却部4に導入されるガス混合流体2の冷却用として再利用する機構を有する。

0052

この冷却部側ホットウェル22に貯留された水の温度は、凝縮部側ホットウェル21に貯留された水の温度に比べて低いので、ホットウェルの貯留水を凝縮用または冷却用の水として再利用する際の利用効率を高めることができる。

0053

(第6の実施形態)
次に、第6の実施形態について説明する。図8は、第6の実施形態における軸流排気式復水器の一例を示す図である。
図8に示すように、第6の実施形態では、第1の実施形態で説明した蒸気凝縮部3の直下に位置する凝縮部側ホットウェル21と、ガス冷却部4の直下に位置する冷却部側ホットウェル22との間に、冷却部側ホットウェル22からくみ上げた水を再利用するために輸送した水を貯留する再利用側ホットウェル23が設けられる。
図8に示した例では、第5の実施形態で説明した、第1のホットウェルとしての凝縮部側ホットウェル21の一部をHW第2仕切板15により分離し、この分離されて、第2のホットウェルとしての冷却部側ホットウェル22寄りの部分を、第3のホットウェルとしての再利用側ホットウェル23とした例を示す。

0054

第6の実施形態において、HW仕切板11は、冷却部側ホットウェル22と再利用側ホットウェル23とを仕切る板であって、冷却部側ホットウェル22に貯留された水と再利用側ホットウェル23に貯留された水との混合を防ぐ。
また、第6の実施形態において、HW第2仕切板15は、凝縮部側ホットウェル21と再利用側ホットウェル23とを仕切る板であって、凝縮部側ホットウェル21に貯留された水と再利用側ホットウェル23に貯留された水との混合を防ぐ。
つまり、各種ホットウェルと各種仕切板は、ガス混合流体2の流れ方向に沿って、凝縮部側ホットウェル21、HW第2仕切板15、冷却部側ホットウェル22、HW仕切板11、再利用側ホットウェル23の順で配列される。

0055

また、HW仕切板11やHW第2仕切板15を設ける構成に限らず、凝縮部側ホットウェル21に貯留される水と冷却部側ホットウェル22に貯留される水と再利用側ホットウェル23に貯留される水とが混合しない構成であれば、凝縮部側ホットウェル21、冷却部側ホットウェル22、再利用側ホットウェル23を物理的に異なるホットウェルとする構成としてもよい。

0056

また、冷却部側ホットウェル22には、この凝縮部側ホットウェル21に貯留された水を凝縮部側ホットウェル21の底部からくみ上げて、蒸気凝縮部3が設けられる空間に輸送するための流路が取り付けられ、この流路にはポンプ12が設けられる。

0057

蒸気凝縮部3における、ガス冷却部4寄りの再利用側ホットウェル23の上方には再利用トレイ14が設けられる。上記の輸送のための流路の出口は再利用トレイ14に連なり、ポンプ12によりくみ上げられて輸送された水は、再利用トレイ14に貯留される。再利用側ホットウェル23は、再利用トレイ14の直下に位置する。再利用トレイ14に貯留されて、再利用トレイ14への貯留水の量が再利用トレイ14の容量を超えるなどして、この再利用トレイ14から流下した水は、再利用側ホットウェル23に貯留される。

0058

第6の実施形態では、冷却部側ホットウェル22に貯留された水をくみ上げ、蒸気凝縮部3とガス冷却部4との間の再利用側ホットウェル23に貯留する水として再利用する機構を有する。

0059

冷却部側ホットウェル22に貯留された水の温度は、凝縮部側ホットウェル21に貯留された水の温度に比べて低いので、ホットウェルの貯留水を再利用する際の冷却水利用効率を高めることができる。

0060

また、第5の実施形態と比較して、凝縮部側ホットウェル21におけるガス冷却部4寄りの一部分が再利用側ホットウェル23に置き換えられるので、蒸気凝縮部3に対応して配置されるホットウェルに貯留された水の温度が、蒸気凝縮部3からガス冷却部4に向かって低温となるように勾配を設けることができる。これにより、ガス混合流体2の飽和蒸気分圧を低下させ、このガス混合流体2の冷却をより効果的に行うことが可能となる。

0061

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

0062

1…タービン排気、2…ガス混合流体、3…蒸気凝縮部、4…ガス冷却部、5…冷却水霧状噴出スプレー、6…冷却水分配スプレー、7…流下液膜エレメント、8…仕切板、9,10…切替え弁、11…HW仕切板、12…ポンプ、13…再利用スプレー、14…再利用トレイ、15…HW第2仕切板、20…ホットウェル、21…凝縮部側ホットウェル、22…冷却部側ホットウェル、23…再利用側ホットウェル。

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