JPH0220563Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は地熱を利用して発電を行なう地熱発電
プラント等において、熱水から蒸気を効率良く発
生させるためのフラツシヤー装置に関するもので
ある。

地熱発電は地下より噴出する蒸気および熱水を
坑井より取出し、それを発電プラントに導いて発
電を行なうものであるが、これら地熱利用の発電
方式には種々あり、その一方式として混圧タービ
ン方式による発電がある。この方式は、坑井より
噴出する蒸気（一次蒸気という。）をタービン高
圧段に供給するとともに、随伴して湧出する多量
の熱水を低圧フラツシユ効果によりフラツシユせ
しめ、清浄な二次蒸気として回収し、その回収蒸
気をタービン低圧段に供給する方式で、既に一般
的に採用されている熱水卓越型の発電方法であ
る。

しかしながら、前記清浄な二次蒸気の回収は、
単に熱水を低圧下でフラツシユすることで得られ
るものではなく、如何にして、有害な不純物が少
ない清浄な二次蒸気を効率的に回収するかが問題
である。

回収蒸気の性状が、有害含有成分および液分が
多い湿り蒸気では、タービン翼に付着するシリカ
等の含有成分によるシリカスケールと液滴飛沫に
起因する抵抗等が影響してタービン効率が低下す
る。従つてタービンの効率および発電プラント全
体の稼動率を高めるためには、地熱発生坑井の熱
水蒸気から高性能フラツシヤー装置によつて、気
液を分離し、蒸気の発生効率を高めるとともに蒸
気乾き度99.9％以上の清浄な蒸気を継続的かつ安
定的に回収することが重要な課題である。

本考案の目的は、地熱利用の発電プラントにお
いて、坑井から発生する熱水蒸気からの蒸気の発
生効率を向上せしめるとともに蒸気乾き度99.9％
以上の清浄蒸気を継続的かつ安定的に回収するフ
ラツシヤー装置を提供するにある。

従来のフラツシヤー装置では、主として円筒胴
の胴板あるいは鏡板の極部に直接熱水噴流を衝突
させるため、衝突の際の慣性と蒸気泡の圧潰、熱
水の粒子および熱水中に含まれるスケール成分等
種々の影響により、板面が孔食摩耗および極部的
な疲労による材料の劣化等フラツシヤー装置本体
の寿命に影響する等の欠点がある。また従来法で
は熱水蒸気噴流の衝突により、熱水中の液滴がフ
ラツシユ装置胴体内部全体に飛散するため、二次
蒸気の乾き度等の性状を向上せしめる手段とし
て、胴体の容積を異常に大きくし蒸気の流速を低
下せしめる方法、蒸気出口部分にワイヤメツシユ
構造のミストセパレータ機能をもたせたりまたは
別途にミストセパレータ装置を併設する等の手段
が必要であつた。しかしこれらの手段は、圧力損
失が大きくなり、ひいてはフラツシユ効率に悪影
響を与えることおよび設備上の経済性に問題があ
る。さらに熱水蒸気噴流がフラツシユ後の胴体内
の熱水液面に起伏の大きい波動を引き起し、飛沫
同伴現象による熱水ミストの蒸気への再混入や、
正確な胴体内の水位検出を困難にする欠点も生じ
た。

本考案者は、上記の従来装置の欠点に鑑み、フ
ラツシユ装置の内部構造において、特殊な工夫を
凝らした装置を有するモデルを試作し、地熱生産
井から得られる分離熱水による実地試験を行な
い、一次蒸気の純度以上の清浄蒸気を安定かつ継
続的に回収する高性能フラツシヤー装置を完成し
たものである。

以下本考案に係るフラツシヤー装置を実施例第
１図に基づいて説明する。第１図は本考案に係る
フラツシヤー装置の一実施例を示すものであり第
２図は第１図AA断面の図である。第１図におい
て、フラツシヤー装置は円筒状胴体１の両端を鏡
板２ａ，２ｂによつて施蓋された一体構造の胴体
であり、内部は熱水のフラツシユ膨脹室３ａ、フ
ラツシユ蒸気中に含まれる液滴飛沫の沈降分離室
３ｂ、および蒸気回収室３ｃより構成されてい
る。また胴体１内部には、フラツシユ蒸気中の液
滴を分離するための第１パンチングプレート６ａ
および第２パンチングプレート６a′が沈降分離室
３ｂの入口に、更に第３パンチングプレート６ｂ
および第４パンチングプレート６b′が沈降分離室
３ｂの出口に、その各々が直列にかつ適当な間隔
をもつて取付けられている。

熱水のフラツシユ膨脹室３ａの上部には、挿入
型熱水入口ノズル７ａおよび７ｂが、またフラツ
シユ膨脹室３ａ下部には、フラツシユ膨脹室３ａ
内で分離された熱水（二次熱水という。）を胴体
１外に排出するための熱水出口ノズル９ａが取付
けられている。１１は熱水の液面を表わす。熱水
入口ノズル７ａおよび７ｂは、本実施例では２ケ
あるが、その数は設備に応じて必要数取付けてよ
い。また熱水入口ノズル７ａおよび７ｂの真下に
は、傾斜形バツフルプレート４およびフラツシユ
蒸気の流路側に整流板５を設置する。傾斜形バツ
フルプレート４は熱水フラツシング流体の高速噴
流が直接胴体１および鏡板２ａに当らないように
熱水入口ノズル７ａおよび７ｂの真下に設けて、
バツフルプレート４を鏡板２ａ側に傾斜させるこ
とにより、高速噴流々体の衝突エネルギーを緩和
させると共に、衝突により噴流々体を気体に細分
し砕く効果を有し、フラツシング流体を熱水と蒸
気とに分離する効率を向上せしめる。また、バツ
フルプレート４を鏡板２ａ側に傾斜させることに
より、熱水の飛散方向を蒸気回収側と反対の方向
にする効果があり、これによつて胴体１が極力短
かくなるように考案されている。

又、フラツシユ膨脹室３ａ内部には第１図に示
す位置に第２図に示すようなフラツシユ膨脹室３
ａで分離した熱水が沈降分離室３ｂ、蒸気回収室
３ｃに流入することを防止するとともに、フラツ
シユ蒸気が胴中央に集まるよう蒸気流路側胴中央
部が開口した整流板５が設けられており、フラツ
シユ蒸気は整流板５の開口部を通過することによ
り偏流作用を受けるようになつている。沈降分離
室３ｂの下部には、フラツシユ蒸気から沈降分離
された熱水を胴体１外に排出するため熱水出口ノ
ズル９ｂがあり、蒸気回収室３ｃの上部には、フ
ラツシユ蒸気から分離された清浄な乾き蒸気（二
次蒸気という。）を取り出すための蒸気出口ノズ
ル８が取り付けられている。

前記構成をとるフラツシヤー装置において、フ
ラツシユ膨脹室３ａでは、熱水入口ノズル７ａお
よび７ｂから高速噴流状態で導入されるフラツシ
ング流体を、傾斜形バツフルプレート４に強制的
に衝突させ、フラツシング流体をばらばらに細分
砕しフラツシユ蒸気を熱水から分離する。分離さ
れた熱水は傾斜形バツフルプレート４の傾斜面に
沿つて重力により下方に流下し、フラツシユ膨脹
室３ａ下部の熱水だまり１０に落ち、熱水出口ノ
ズル９ａより排出される。一方傾斜形バツフルプ
レート４に衝突し、熱水蒸気の流れから分離され
たフラツシユ蒸気は、衝突により飛散した熱水の
液滴飛沫をミストとして多量に含むが、整流板５
を通過する際の流体の流れの偏流作用により胴体
１の中央に集められ次でフラツシユ蒸気は第１パ
ンチングプレート６ａに導かれる。直列に適当な
間隔で並べられた第１および第２パンチングプレ
ート部６ａおよび６a′では、多量の熱水飛沫を伴
なうフラツシユ蒸気が、パンチングプレートを通
過する際の絞り作用による熱水飛沫の蒸発現象お
よび熱水飛沫の慣性力によるパンチングプレート
壁面への衝突による液膜分離により、フラツシユ
蒸気の性状が改良され、ほぼ清浄となつたフラツ
シユ蒸気が沈降分離室３ｂに導入される。沈降分
離室３ｂに導入されたフラツシユ蒸気中には、前
記第１および第２パンチングプレート６ａおよび
６a′で捕促されなかつた熱水ミストがまだ含有さ
れるが、このミストは沈降分離室３ｂ内にて流速
が低下されることにより、自重による自然沈降分
離効果により、フラツシユ蒸気中から分離され
る。一方分離された蒸気は再度第３および第４パ
ンチングプレート６ｂおよび６b′を通過せしめ、
前記第１および第２パンチングプレート６ａおよ
び６a′の作用効果と同様にして、清浄な二次蒸気
に変換され、蒸気固収室３ｃに送り込まれる。蒸
気回収室３ｃに集められた二次蒸気は、蒸気出口
ノズル８を通つてフラツシヤー装置外に取り出さ
れ、蒸気出口ノズル８に連結する蒸気輸送管によ
りタービン設備（図示しない。）に動力源として
供給される。

本考案において、熱水から二次蒸気を最大限回
収するためには、パンチングプレート６ａ，６
a′，６ｂ，６b′は全面あるいは部分的に孔穴を千
鳥状に配列したプレートを用い、その流速を10〜
20ｍ／secとし、かつ各パンチングプレートの各
孔穴からの蒸気流を相互に干渉させ、第１および
第２パンチングプレート６ａおよび６a′の取付位
置間隔Ｘ−X′を、第１パンチングプレート６ａ
の孔穴と第２パンチングプレート６a′の孔穴の偏
心率を考慮して、 （パンチングプレートの孔穴径）×（10〜20）倍
にすること、ならびにまた第３および第４パンチ
ングプレート６ｂおよび６b′のＹ−Y′の間隔も前
述と同じ考えで配置することが望ましい。更に沈
降分離室３ｂの大きさについては、十分大きくと
ることが望ましいが、胴が長くなるため、大型化
し経済的に好ましくないので第２パンチングプレ
ート６a′と第３パンチングプレート６ｂとの間隔
X′Yは、沈降分離室３ｂ内を通過する蒸気中のミ
ストの性状を考慮し （胴体内蒸気流速ｍ／sec）×（1sec〜2sec）即
ち沈降分離室３ｂ内の滞留時間を１〜2secにと
り、最少でも胴径以上とするのが好ましい。

本考案によるフラツシヤー装置は、前述の如く
構造は極めて簡単であるため、フラツシユ膨脹室
３ａ下方の熱水だまり１０にある熱水が、整流板
５をオーバフローして沈降分離室３ｂあるいは蒸
気回収室３ｃ内へ流入したとしても、胴体内の液
だまり１０の液面１１があるレベルに達するまで
はフラツシヤー装置に何等影響することなく、清
浄な二次蒸気が回収可能である。

また円筒胴体内１の蒸気通路に設けられている
パンチングプレートは、本実施例図のように上流
側、下流側夫々２枚とは限らず２枚乃至それ以上
抵抗損失が許容される範囲内で増加すれば、その
枚数の増加につれて、二次蒸気の蒸気性状は完全
なものとなる。

更に本実施例では胴体１を円筒横形型式のもの
で説明したが必ずしもこれに限定する必要はなく
胴体１を堅形型式としてもよい。

本フラツシヤー装置は、地熱発電プラント等に
おいて熱水から蒸気を分離回収する装置として甚
だ有用なもので、その他地熱生産井からの二相流
体（蒸気と熱水の二相からなる流体。）を本装置
に導入し、気水分離装置として利用することも可
能な装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるフラツシヤー装置の実施
例を示す断面図であり、第２図は第１図における
Ａ−Ａ断面図である。 １……胴体、２ａ，２ｂ……鏡板、３ａ……フ
ラツシユ膨脹室、３ｂ……沈降分離室、３ｃ……
蒸気回収室、４……傾斜型バツフルプレート、５
……整流板、６ａ，６a′，６ｂ，６b′……パンチ
ングプレート、７ａ，７ｂ……熱水入口ノズル、
８……蒸気出口ノズル、９ａ，９ｂ……熱水出口
ノズル。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 熱水をフラツシユし、蒸気と熱水とに分離する
   フラツシヤー装置において、 該装置は円筒状胴体の両端を鏡板によつて施蓋
   された一体構造の胴体とから成り、 前記熱水の入口及び出口を設けたフラツシユ膨
   脹室、熱水出口を設けた液滴飛沫の沈降分離室及
   び蒸気出口を設けた蒸気回収室の順に２枚１セツ
   トからなるパンチプレートにより区画し、 前記フラツシユ膨脹室内部にはバツフルプレー
   トを熱水入口の真下に前記鏡板側に傾斜して設
   け、 前記パンチプレートには孔穴を全面あるいは部
   分的に千鳥状に配列し、その蒸気流速を10〜20
   ｍ／secとし、かつ相互のパンチプレート取付位
   置間隔を前記孔穴径の10〜20倍にしてなることを
   特徴とするフラツシヤー装置。