JPH0115681B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0115681B2 JPH0115681B2 JP23021982A JP23021982A JPH0115681B2 JP H0115681 B2 JPH0115681 B2 JP H0115681B2 JP 23021982 A JP23021982 A JP 23021982A JP 23021982 A JP23021982 A JP 23021982A JP H0115681 B2 JPH0115681 B2 JP H0115681B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase flow
- separation drum
- steam
- turbine
- hot water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 claims description 43
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 5
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000010795 Steam Flooding Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
- F01K21/005—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of liquid and steam or evaporation of a liquid by expansion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/32—Collecting of condensation water; Drainage ; Removing solid particles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は二相流タービンの回転分離ドラムを設
けた同一のロータに蒸気タービンを組み込んだト
ータルフロータービン装置に関するものである。
けた同一のロータに蒸気タービンを組み込んだト
ータルフロータービン装置に関するものである。
地熱発電のために地下より取出された高温高圧
の熱水または二相流は、回転分離式二相流タービ
ンの二相流ノズルで膨張させることにより、高速
二相流を形成した後、その高速二相流を回転分離
ドラムに吹きつけることにより、その高速二相流
の持つ熱エネルギーが回転分離ドラムを回転運動
させる動力に変換させることができることは、反
動タービンに関する特開昭56−154102号の発明等
により公知である。
の熱水または二相流は、回転分離式二相流タービ
ンの二相流ノズルで膨張させることにより、高速
二相流を形成した後、その高速二相流を回転分離
ドラムに吹きつけることにより、その高速二相流
の持つ熱エネルギーが回転分離ドラムを回転運動
させる動力に変換させることができることは、反
動タービンに関する特開昭56−154102号の発明等
により公知である。
即ち、回転分離ドラムは高速回転しており、二
相流ノズルから出た高速二相流は遠心分離され、
熱水は回転分離ドラム内に回転液面を作り、高速
二相流が直接回転分離ドラムに当るのを防止する
と共に、回転分離ドラムの回転運動動力として伝
達される。
相流ノズルから出た高速二相流は遠心分離され、
熱水は回転分離ドラム内に回転液面を作り、高速
二相流が直接回転分離ドラムに当るのを防止する
と共に、回転分離ドラムの回転運動動力として伝
達される。
一方、遠心分離された蒸気は別置された蒸気タ
ービンを駆動して、その熱エネルギーを運動エネ
ルギーに変換するようになつている。
ービンを駆動して、その熱エネルギーを運動エネ
ルギーに変換するようになつている。
また、回転分離ドラムの回転液面は、その熱水
の粘性抵抗で回転分離ドラムに動力を伝達すると
共に、その回転液面内に開口するデイフユーザを
設ければ、デイフユーザが回転液面内の熱水を吸
い取る作用をすることにより、デイフユーザによ
り、動圧を静圧に変換して昇圧し熱水を送り出す
ポンプ動力ともなることが知られている。
の粘性抵抗で回転分離ドラムに動力を伝達すると
共に、その回転液面内に開口するデイフユーザを
設ければ、デイフユーザが回転液面内の熱水を吸
い取る作用をすることにより、デイフユーザによ
り、動圧を静圧に変換して昇圧し熱水を送り出す
ポンプ動力ともなることが知られている。
しかしながら、第１図に示すごとく、従来の回
転分離式の二相流タービン１は、二相流WSから
分離された蒸気Ｓの潜熱を利用する機能を持た
ず、二相流ノズルで膨張され回転分離ドラムで分
離された蒸気Ｓを別置された蒸気タービン２に供
給する方式を取つており、独立した２種類のター
ビンを必要とし、タービン本体のみならず、その
給油装置などの補機も２種類必要であり、コスト
高になるという欠点があり、更にそれらの制御も
複雑になるという欠点がある。
転分離式の二相流タービン１は、二相流WSから
分離された蒸気Ｓの潜熱を利用する機能を持た
ず、二相流ノズルで膨張され回転分離ドラムで分
離された蒸気Ｓを別置された蒸気タービン２に供
給する方式を取つており、独立した２種類のター
ビンを必要とし、タービン本体のみならず、その
給油装置などの補機も２種類必要であり、コスト
高になるという欠点があり、更にそれらの制御も
複雑になるという欠点がある。
なお、第１図で３で示すのは発電機で、４で示
すのは復水器、そしてＷは熱水を示している。
すのは復水器、そしてＷは熱水を示している。
そこで本発明は、前記従来の欠点を解消するた
めになされたものであり、回転分離ドラムの外周
に蒸気タービンの翼を設けることにより、二相流
ノズル出口の二相流速度及び蒸気ノズル出口の蒸
気速度の各々の回転方向角速度を同一にすること
ができることに着目し、従来の二相流タービンと
蒸気タービンとを一体化してその熱サイクル効率
の向上をはかると共に、コンパクトで全体コスト
の安いトータルフロータービン装置を提供するこ
とを目的としたものである。
めになされたものであり、回転分離ドラムの外周
に蒸気タービンの翼を設けることにより、二相流
ノズル出口の二相流速度及び蒸気ノズル出口の蒸
気速度の各々の回転方向角速度を同一にすること
ができることに着目し、従来の二相流タービンと
蒸気タービンとを一体化してその熱サイクル効率
の向上をはかると共に、コンパクトで全体コスト
の安いトータルフロータービン装置を提供するこ
とを目的としたものである。
即ち本発明のトータルフロータービン装置は、
熱水または二相流を二相流ノズルから膨張させて
高速二相流を形成し、その高速二相流をロータに
設けた回転分離ドラムにて蒸気と熱水とに分離さ
せる二相流タービンにおいて、分離された蒸気の
熱エネルギーを該回転分離ドラムの外周に設けら
れた蒸気タービンにより動力に変換可能とすると
共に、分離された熱水の熱エネルギーをその熱水
が該回転分離ドラムからデイフユーザ部経由排出
される際に動力に変換可能としたことを特徴とし
たものである。
熱水または二相流を二相流ノズルから膨張させて
高速二相流を形成し、その高速二相流をロータに
設けた回転分離ドラムにて蒸気と熱水とに分離さ
せる二相流タービンにおいて、分離された蒸気の
熱エネルギーを該回転分離ドラムの外周に設けら
れた蒸気タービンにより動力に変換可能とすると
共に、分離された熱水の熱エネルギーをその熱水
が該回転分離ドラムからデイフユーザ部経由排出
される際に動力に変換可能としたことを特徴とし
たものである。
以下図面を参照して本発明の実施例を説明する
が、第２図は本発明の実施例１におけるトータル
フロータービン装置の概略側断面図であり、第３
図は第２図の系統図であり、第１図と同じ部品は
同じ部品番号で示している。
が、第２図は本発明の実施例１におけるトータル
フロータービン装置の概略側断面図であり、第３
図は第２図の系統図であり、第１図と同じ部品は
同じ部品番号で示している。
まず、このトータルフロータービン５には、第
２図に示すごとく圧力P1の高圧の熱水または二
相流WSが入り、二相流ノズル６から圧力P2に膨
張されて高速二相流を形成し、その高速二相流が
軸受７により支持された回転軸８に固設されたロ
ータ９の外周に設けられた回転分離ドラム１０に
て、蒸気Ｓと熱水Ｗとに気水分離されるようにな
つている。
２図に示すごとく圧力P1の高圧の熱水または二
相流WSが入り、二相流ノズル６から圧力P2に膨
張されて高速二相流を形成し、その高速二相流が
軸受７により支持された回転軸８に固設されたロ
ータ９の外周に設けられた回転分離ドラム１０に
て、蒸気Ｓと熱水Ｗとに気水分離されるようにな
つている。
そして、上記のごとく分離された熱水Ｗは、こ
の回転分離ドラム１０により減速されてロータ９
の軸動力E2に変換される。
の回転分離ドラム１０により減速されてロータ９
の軸動力E2に変換される。
なおこの場合、二相流ノズル６出口の二相流速
度をＶとし、回転分離ドラム１０の周束を1/2Ｖ
に設定したときに最大軸動力E2が得られる。
度をＶとし、回転分離ドラム１０の周束を1/2Ｖ
に設定したときに最大軸動力E2が得られる。
さらに、その回転分離ドラム１０内の熱水Ｗ
は、その回転分離ドラム１０内に端部を開口した
デイフユーザ１１により、その動圧が高い圧力の
静圧に変換される。即ち、デイフユーザ入口での
熱水のもつていた動圧エネルギE3はこれに相当
する静圧としてデイフユーザにより外部に取出さ
れる。
は、その回転分離ドラム１０内に端部を開口した
デイフユーザ１１により、その動圧が高い圧力の
静圧に変換される。即ち、デイフユーザ入口での
熱水のもつていた動圧エネルギE3はこれに相当
する静圧としてデイフユーザにより外部に取出さ
れる。
つまり、回転分離ドラム１０内の熱水Ｗは、前
述の運転状態のとき、1/2Ｖの速度エネルギ
（E3）をもつているから、これをデイフユーザ１
１によりすくい取つて、即ちデイフユーザにより
動圧を静圧に変換することにより、高い圧力の静
圧を得ることができることになる。
述の運転状態のとき、1/2Ｖの速度エネルギ
（E3）をもつているから、これをデイフユーザ１
１によりすくい取つて、即ちデイフユーザにより
動圧を静圧に変換することにより、高い圧力の静
圧を得ることができることになる。
一方、回転分離ドラム１０にて気水分離された
蒸気Ｓは、その回転分離ドラム１０の外周に設け
られた蒸気タービン１２のノズル１２Ａ及び回転
羽根１２Ｂ部分で圧力P3に膨張し、その熱エネ
ルギーは軸動力E1に変換され、回転分離ドラム
１０と同一の回転軸８の軸動力となる。
蒸気Ｓは、その回転分離ドラム１０の外周に設け
られた蒸気タービン１２のノズル１２Ａ及び回転
羽根１２Ｂ部分で圧力P3に膨張し、その熱エネ
ルギーは軸動力E1に変換され、回転分離ドラム
１０と同一の回転軸８の軸動力となる。
このことは、一般に蒸気タービン１２のノズル
１２Ａの出口蒸気の速度は、回転分離ドラム１０
の速度よりも高速であるから、蒸気タービン１２
の回転羽根１２Ｂを回転分離ドラム１０の外周に
設置することにより、周方向の角速度を同一にで
きることに着目したものである。
１２Ａの出口蒸気の速度は、回転分離ドラム１０
の速度よりも高速であるから、蒸気タービン１２
の回転羽根１２Ｂを回転分離ドラム１０の外周に
設置することにより、周方向の角速度を同一にで
きることに着目したものである。
以上の構成からなる本発明のトータルフロータ
ービン５では、同一のロータ９に回転分離ドラム
１０と蒸気タービン１２とが組み込まれているの
で、第１図の従来例に示した二相流タービン１と
蒸気タービン２とが、第３図に示すごとく一体に
なつており、このトータルフロータービン５にお
いては、圧力P1の熱水または二相流WSの持つ熱
エネルギーはE1＋E2＋E3相当の動力に変換され
ることになる。
ービン５では、同一のロータ９に回転分離ドラム
１０と蒸気タービン１２とが組み込まれているの
で、第１図の従来例に示した二相流タービン１と
蒸気タービン２とが、第３図に示すごとく一体に
なつており、このトータルフロータービン５にお
いては、圧力P1の熱水または二相流WSの持つ熱
エネルギーはE1＋E2＋E3相当の動力に変換され
ることになる。
次に、第４図は本発明の実施例２におけるトー
タルフロータービン装置の概略側断面図であり、
第２図と同じ部品は同じ部品番号で示しており、
実施例１とほぼ同様の機能を有するものである
が、この実施例２では、ロータ９に設けられた回
転分離ドラム１０内の熱水Ｗの運動エネルギーを
デイフユーザ１１経由排出する際に、回転軸８の
外周に回転自在に設けられた回転軸１３に設けら
れたペルトン型の水車１４にて取り出すようにし
たものである。
タルフロータービン装置の概略側断面図であり、
第２図と同じ部品は同じ部品番号で示しており、
実施例１とほぼ同様の機能を有するものである
が、この実施例２では、ロータ９に設けられた回
転分離ドラム１０内の熱水Ｗの運動エネルギーを
デイフユーザ１１経由排出する際に、回転軸８の
外周に回転自在に設けられた回転軸１３に設けら
れたペルトン型の水車１４にて取り出すようにし
たものである。
この場合、回転分離ドラム１０は二相流ノズル
６出口の二相流速度Ｖとほぼ同じ周速で回転し、
水車１４は1/2Ｖで回転する時に最大の動力が得
られる。
６出口の二相流速度Ｖとほぼ同じ周速で回転し、
水車１４は1/2Ｖで回転する時に最大の動力が得
られる。
ただし、1/2Ｖで回転する場合には、水車１４
の機能はなくなる。
の機能はなくなる。
水車１４の回転速度は、回転分離ドラム１０の
回転速度の約1/2であるので、水車１４と回転分
離ドラム１０の間には、約２倍の増速用の歯車装
置１５を用いることにより、ロータ９の回転軸８
と水車１４の回転軸１３とを一体にして回転する
ことができる。
回転速度の約1/2であるので、水車１４と回転分
離ドラム１０の間には、約２倍の増速用の歯車装
置１５を用いることにより、ロータ９の回転軸８
と水車１４の回転軸１３とを一体にして回転する
ことができる。
従つて、本発明のトータルフロータービン装置
は、高圧高温の熱水、または二相流体の膨張器、
気水分離装置、二相流タービン、蒸気タービンの
機能を併せ持つ画期的な単一のタービン装置であ
り、構造が簡単で、かつコンパクトであり、地熱
発電プラレトに採用した場合、そのプラントを簡
単にし、また熱サイクル効率も良いので、発電単
価を安くできるという効果がある。
は、高圧高温の熱水、または二相流体の膨張器、
気水分離装置、二相流タービン、蒸気タービンの
機能を併せ持つ画期的な単一のタービン装置であ
り、構造が簡単で、かつコンパクトであり、地熱
発電プラレトに採用した場合、そのプラントを簡
単にし、また熱サイクル効率も良いので、発電単
価を安くできるという効果がある。
また、大半の地熱井は熱水卓越型であるが、本
発明のトータルフロータービンは、従来の蒸気タ
ービン方式とは異なり、熱水の持つ顕熱も利用す
ることができ、しかも蒸気タービンの機能も併せ
持つているので、蒸気潜熱をも利用できるので、
二相流ノズル出口圧を余り低圧にしなくても蒸気
タービン方式や、他の二相流タービンのみの方式
よりも効率が良く、還元井への温度を下げなくて
済み、スケール付着の防止になる。
発明のトータルフロータービンは、従来の蒸気タ
ービン方式とは異なり、熱水の持つ顕熱も利用す
ることができ、しかも蒸気タービンの機能も併せ
持つているので、蒸気潜熱をも利用できるので、
二相流ノズル出口圧を余り低圧にしなくても蒸気
タービン方式や、他の二相流タービンのみの方式
よりも効率が良く、還元井への温度を下げなくて
済み、スケール付着の防止になる。
なお、本発明のトータルフロータービン装置は
地熱発電の分野において有効に適用することがで
きる。
地熱発電の分野において有効に適用することがで
きる。
第１図は従来の二相流タービンと蒸気タービン
を組合せて使用した発電装置の系統図、第２図は
本発明の実施例１におけるトータルフロータービ
ン装置の概略側断面図であり、第３図は第２図の
系統図、第４図は本発明の実施例２におけるトー
タルフロータービン装置の概略側断面図である。 １…二相流タービン、５…トータルフローター
ビン、６…二相流ノズル、９…ロータ、１０…回
転分離ドラム、１１…デイフユーザ、１２…蒸気
タービン、１２Ａ…ノズル、１２Ｂ…回転羽根、
１４…水車、WS…二相流、Ｓ…蒸気、Ｗ…熱
水。
を組合せて使用した発電装置の系統図、第２図は
本発明の実施例１におけるトータルフロータービ
ン装置の概略側断面図であり、第３図は第２図の
系統図、第４図は本発明の実施例２におけるトー
タルフロータービン装置の概略側断面図である。 １…二相流タービン、５…トータルフローター
ビン、６…二相流ノズル、９…ロータ、１０…回
転分離ドラム、１１…デイフユーザ、１２…蒸気
タービン、１２Ａ…ノズル、１２Ｂ…回転羽根、
１４…水車、WS…二相流、Ｓ…蒸気、Ｗ…熱
水。
Claims (1)
- １ 熱水または二相流を二相流ノズルから膨張さ
せて高速二相流を形成し、その高速二相流をロー
タに設けた回転分離ドラムにて蒸気と熱水とに分
離させる二相流タービンにおいて、軸受により支
持された回転軸に固設したロータと、該ロータの
外周に設けられ、導入された熱媒体を蒸気と熱水
とに分離する回転分離ドラムと、該回転分離ドラ
ム内に端部が開口し、分離した熱水を外部に取出
すデイフユーザと、前記回転分離ドラムの外周に
設けられ、分離した蒸気のエネルギにより駆動さ
れる蒸気タービンとから成るトータルフローター
ビン装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23021982A JPS59122702A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | ト−タルフロ−タ−ビン装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23021982A JPS59122702A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | ト−タルフロ−タ−ビン装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59122702A JPS59122702A (ja) | 1984-07-16 |
| JPH0115681B2 true JPH0115681B2 (ja) | 1989-03-20 |
Family
ID=16904419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23021982A Granted JPS59122702A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | ト−タルフロ−タ−ビン装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59122702A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5385446A (en) * | 1992-05-05 | 1995-01-31 | Hays; Lance G. | Hybrid two-phase turbine |
| US5664420A (en) * | 1992-05-05 | 1997-09-09 | Biphase Energy Company | Multistage two-phase turbine |
| US5750040A (en) * | 1996-05-30 | 1998-05-12 | Biphase Energy Company | Three-phase rotary separator |
| US6090299A (en) * | 1996-05-30 | 2000-07-18 | Biphase Energy Company | Three-phase rotary separator |
| US5685691A (en) * | 1996-07-01 | 1997-11-11 | Biphase Energy Company | Movable inlet gas barrier for a free surface liquid scoop |
-
1982
- 1982-12-29 JP JP23021982A patent/JPS59122702A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59122702A (ja) | 1984-07-16 |
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