JPH064170Y2 - 減温器 - Google Patents
減温器Info
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- JPH064170Y2 JPH064170Y2 JP1984111545U JP11154584U JPH064170Y2 JP H064170 Y2 JPH064170 Y2 JP H064170Y2 JP 1984111545 U JP1984111545 U JP 1984111545U JP 11154584 U JP11154584 U JP 11154584U JP H064170 Y2 JPH064170 Y2 JP H064170Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 〔考案の利用分野〕 本考案は、蒸気発生器等の高温蒸気を水注入によって有
効に温度低下させる減温器に関する。
効に温度低下させる減温器に関する。
発電用のボイラのように高温高圧の蒸気を用いて蒸気タ
ービンを駆動させ仕事を取り出すためのボイラプラント
においては、プラント効率を高めるために出来るだけ高
温高圧の蒸気を発生させることが望ましい。高温高圧の
蒸気とはいわゆる過熱蒸気の状態であり飽和蒸気状態か
らさらに加熱された状態にある。通常のボイラにおい
て、飽和蒸気はいわゆる汽胴（ドラム）と称される気水
分離器出口からとり出され、過熱器と称される熱交換部
でさらに熱を加えられ高温の過熱蒸気になる。この過熱
蒸気の温度、圧力はできるだけ高い方がプラント効率の
面からは望ましいが、これが高すぎると以下に述べるよ
うなトラブルを発生し、実際の運転上支障をきたすの
で、種々の制御法を用いて一定の温度、圧力に保つよう
にしている。
ービンを駆動させ仕事を取り出すためのボイラプラント
においては、プラント効率を高めるために出来るだけ高
温高圧の蒸気を発生させることが望ましい。高温高圧の
蒸気とはいわゆる過熱蒸気の状態であり飽和蒸気状態か
らさらに加熱された状態にある。通常のボイラにおい
て、飽和蒸気はいわゆる汽胴（ドラム）と称される気水
分離器出口からとり出され、過熱器と称される熱交換部
でさらに熱を加えられ高温の過熱蒸気になる。この過熱
蒸気の温度、圧力はできるだけ高い方がプラント効率の
面からは望ましいが、これが高すぎると以下に述べるよ
うなトラブルを発生し、実際の運転上支障をきたすの
で、種々の制御法を用いて一定の温度、圧力に保つよう
にしている。
すなわち、温度が上昇し過ぎるとタービン内において蒸
気と接触することによって駆動する羽根（ブレード）が
熱膨張し、周辺部材と接触して羽根あるいは部材を破損
せしめたり、またこれら部材を焼損せしめることがあ
る。また、ボイラ側過熱器の伝熱管温度が上昇しその耐
圧強度が低下し、噴破等の破損あるいは燃焼ガス中に含
有される灰中成分（バナジウム）や硫黄酸化物（SO3）
等と反応し腐食破損をひき起す。したがって、過熱器出
口の温度は、非常に高精度に制御され、これらのトラブ
ルを起さない限界内で出来るだけ高くすることが望まれ
ている。
気と接触することによって駆動する羽根（ブレード）が
熱膨張し、周辺部材と接触して羽根あるいは部材を破損
せしめたり、またこれら部材を焼損せしめることがあ
る。また、ボイラ側過熱器の伝熱管温度が上昇しその耐
圧強度が低下し、噴破等の破損あるいは燃焼ガス中に含
有される灰中成分（バナジウム）や硫黄酸化物（SO3）
等と反応し腐食破損をひき起す。したがって、過熱器出
口の温度は、非常に高精度に制御され、これらのトラブ
ルを起さない限界内で出来るだけ高くすることが望まれ
ている。
高温高圧の蒸気を得るために、ボイラプラント設計時の
伝熱面積の決定、使用部材の決定等に細心の注意を払う
ことは当然であるが、この蒸気温度制御方法の一つとし
て最も一般的なものに過熱器入口または出口、あるいは
過熱器を二段以上に分割してその途中に、減温器を設置
する方法がある。すなわち、過熱蒸気中に飽和水あるい
は未飽和水を注入し、過熱器中で加えられる熱量に対し
て通過する水及び水蒸気の量を増加させ、出口における
温度上昇を制御する方法である。こうして注入された水
は過熱蒸気から熱を受けて蒸発し、過熱蒸気と混合され
て一様な蒸気流れとなって過熱器管内を流れるのが望ま
しい。このため、減温器における水注入部としてスプレ
ノズルが使用される。このスプレノズルから噴霧される
水滴粒径は小さい方が望ましいが、ノズル部の熱応力に
よる亀裂破損、摩耗による短寿命化等に対処するため、
圧力噴霧式の複雑な構造のものは使用されず、旋回噴霧
式の単純な構造のものが採用されている。このノズル部
に対する改善が減温器性能向上に寄与する比率は最も大
きいものであるが、ノズル自体最良のものがないのが現
状である。
伝熱面積の決定、使用部材の決定等に細心の注意を払う
ことは当然であるが、この蒸気温度制御方法の一つとし
て最も一般的なものに過熱器入口または出口、あるいは
過熱器を二段以上に分割してその途中に、減温器を設置
する方法がある。すなわち、過熱蒸気中に飽和水あるい
は未飽和水を注入し、過熱器中で加えられる熱量に対し
て通過する水及び水蒸気の量を増加させ、出口における
温度上昇を制御する方法である。こうして注入された水
は過熱蒸気から熱を受けて蒸発し、過熱蒸気と混合され
て一様な蒸気流れとなって過熱器管内を流れるのが望ま
しい。このため、減温器における水注入部としてスプレ
ノズルが使用される。このスプレノズルから噴霧される
水滴粒径は小さい方が望ましいが、ノズル部の熱応力に
よる亀裂破損、摩耗による短寿命化等に対処するため、
圧力噴霧式の複雑な構造のものは使用されず、旋回噴霧
式の単純な構造のものが採用されている。このノズル部
に対する改善が減温器性能向上に寄与する比率は最も大
きいものであるが、ノズル自体最良のものがないのが現
状である。
第１図は通常用いられている減温器の構造の一例を示し
たものである。減温用の水は、蒸気管１の中心軸上に設
置されたノズル４の出口から過熱蒸気中に噴霧される。
ここで噴霧された水滴は速度が約数十ｍ／Ｓになってお
り、水滴粒径の平均は１００〜２００μｍである。ま
た、旋回噴霧式のため、中実噴霧パターンとはならず、
管中心部には噴霧水滴がほとんど行かない円環状噴霧パ
ターンとなる。水滴の蒸気速度が測定された例は見当ら
ないが場合によっては、１０ｍ以上も蒸発完了せず水滴
が管壁に衝突し、いわゆるエロージヨンを発生せしめて
いると推定される。したがって、噴霧水滴の大部分が管
壁まで到達し、蒸気管壁における温度差によって熱応力
が発生する。熱応力を緩和する目的でライナと呼ばれる
当て金５を蒸気管内に設置しているのが通常である。と
ころがライナ壁上には水膜が形成され、水滴として存在
しているときよりもさらに表面積が低下するため水の蒸
発が遅くなり、ライナ壁上を水膜が厚く覆ってしまい、
ライナ取付部に強熱応力を発生させ、亀裂を発生させる
ような場合もある。そこで、第２図に示すようにライナ
の途中の流路を絞ってベンチュリ型にし、蒸気と水滴の
混合を促進し、ライナ上の水膜のライナ取付部への逆流
を防止したものがある。しかし、この場合もライナ上に
水膜が形成され蒸発速度が低下することには変りなく、
水膜蒸発のために非常に長いライナ部が必要となる。ま
た、絞り部における圧力損失上昇により高圧蒸気を得ら
れない結果ともなる。
たものである。減温用の水は、蒸気管１の中心軸上に設
置されたノズル４の出口から過熱蒸気中に噴霧される。
ここで噴霧された水滴は速度が約数十ｍ／Ｓになってお
り、水滴粒径の平均は１００〜２００μｍである。ま
た、旋回噴霧式のため、中実噴霧パターンとはならず、
管中心部には噴霧水滴がほとんど行かない円環状噴霧パ
ターンとなる。水滴の蒸気速度が測定された例は見当ら
ないが場合によっては、１０ｍ以上も蒸発完了せず水滴
が管壁に衝突し、いわゆるエロージヨンを発生せしめて
いると推定される。したがって、噴霧水滴の大部分が管
壁まで到達し、蒸気管壁における温度差によって熱応力
が発生する。熱応力を緩和する目的でライナと呼ばれる
当て金５を蒸気管内に設置しているのが通常である。と
ころがライナ壁上には水膜が形成され、水滴として存在
しているときよりもさらに表面積が低下するため水の蒸
発が遅くなり、ライナ壁上を水膜が厚く覆ってしまい、
ライナ取付部に強熱応力を発生させ、亀裂を発生させる
ような場合もある。そこで、第２図に示すようにライナ
の途中の流路を絞ってベンチュリ型にし、蒸気と水滴の
混合を促進し、ライナ上の水膜のライナ取付部への逆流
を防止したものがある。しかし、この場合もライナ上に
水膜が形成され蒸発速度が低下することには変りなく、
水膜蒸発のために非常に長いライナ部が必要となる。ま
た、絞り部における圧力損失上昇により高圧蒸気を得ら
れない結果ともなる。
本考案の目的は、減温用のスプレ水を効率よく蒸発せし
めるコンパクトな減温器を提供すること。
めるコンパクトな減温器を提供すること。
本考案の減温器は、蒸気管内に設置された当て金の内周
面に突起物を固着し、突起物の断面を三角形に形成する
とともに、噴射する水に対向させて三角形の一方の斜面
を配置し、この突起物によって生じる流れを応用して微
細な液滴を蒸気中に戻し、該液滴と蒸気との混合を促進
させることに伴い、スプレ水を効率良く蒸発させること
ができる。
面に突起物を固着し、突起物の断面を三角形に形成する
とともに、噴射する水に対向させて三角形の一方の斜面
を配置し、この突起物によって生じる流れを応用して微
細な液滴を蒸気中に戻し、該液滴と蒸気との混合を促進
させることに伴い、スプレ水を効率良く蒸発させること
ができる。
以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。第
３図、第４図に示されるようにライナを形成する当て金
５は円筒形状をなし、当て金５の円筒内にスプレノズル
４がその円筒軸中心部に設置され、スプレ水滴７が噴射
できるようになっている。当て金５内には突起物１０が
蒸気の流れ方向２に直角に装設される。該突起物１０は
断面が三角形をなし、両斜面２０、３０を有している。
３図、第４図に示されるようにライナを形成する当て金
５は円筒形状をなし、当て金５の円筒内にスプレノズル
４がその円筒軸中心部に設置され、スプレ水滴７が噴射
できるようになっている。当て金５内には突起物１０が
蒸気の流れ方向２に直角に装設される。該突起物１０は
断面が三角形をなし、両斜面２０、３０を有している。
次に、本考案の一実施例の作用を説明する。
第５図に示すように、スプレノズル４より噴出し、当て
金（ライナ部）５まで到達した水滴は、蒸気の流れ２に
沿って突起物１０の斜面２０を登り頂点で再び微細化す
ると共に、微細化した水滴は蒸気管の中心部に送られ
る。頂点を越えた水滴は、突起物１０があるために生じ
た逆流１１によって再び突起物１０の斜面３０を登り、
微細化するものである。後に示す実験によりこの逆流に
よって微細化した水滴は、最大１００μｍ以下で、平均
粒径も約５０μｍ以下であり、スプレノズル４に比較し
非常に小さいため、蒸発が速い。水滴の蒸発機構は、燃
料液滴の燃焼に先立つ蒸発過程の解明、調温装置におけ
る水滴から空気中への蒸発速度の解明などにおいて古く
から研究されているが、それによると蒸発速度は液滴径
の２乗に比例する。すなわち、液滴表面積に比例するこ
とが知られている。前述のように液滴粒径が２００μｍ
の水滴が５０μｍの水滴になった場合を仮定すると、２
００μｍの水滴１個は５０μｍの水滴６４ケになり表面
積は４倍に増加する。水滴径２００μｍは、ノズルから
の噴霧によるものでライナ壁に衝突するまでのわずかの
間の表面積確保にすぎないが、この突起部から再飛散す
る水滴は再び過熱蒸気中に放出され蒸気流とほぼ平行に
流れるため、衝突による短寿命化はない。それ故、従来
法の水膜蒸発による蒸発に対してスプレノズルを使用し
た理想的状態の４倍の速さで蒸発を促進することにな
り、減温器の長さを４分の１に短くできる。
金（ライナ部）５まで到達した水滴は、蒸気の流れ２に
沿って突起物１０の斜面２０を登り頂点で再び微細化す
ると共に、微細化した水滴は蒸気管の中心部に送られ
る。頂点を越えた水滴は、突起物１０があるために生じ
た逆流１１によって再び突起物１０の斜面３０を登り、
微細化するものである。後に示す実験によりこの逆流に
よって微細化した水滴は、最大１００μｍ以下で、平均
粒径も約５０μｍ以下であり、スプレノズル４に比較し
非常に小さいため、蒸発が速い。水滴の蒸発機構は、燃
料液滴の燃焼に先立つ蒸発過程の解明、調温装置におけ
る水滴から空気中への蒸発速度の解明などにおいて古く
から研究されているが、それによると蒸発速度は液滴径
の２乗に比例する。すなわち、液滴表面積に比例するこ
とが知られている。前述のように液滴粒径が２００μｍ
の水滴が５０μｍの水滴になった場合を仮定すると、２
００μｍの水滴１個は５０μｍの水滴６４ケになり表面
積は４倍に増加する。水滴径２００μｍは、ノズルから
の噴霧によるものでライナ壁に衝突するまでのわずかの
間の表面積確保にすぎないが、この突起部から再飛散す
る水滴は再び過熱蒸気中に放出され蒸気流とほぼ平行に
流れるため、衝突による短寿命化はない。それ故、従来
法の水膜蒸発による蒸発に対してスプレノズルを使用し
た理想的状態の４倍の速さで蒸発を促進することにな
り、減温器の長さを４分の１に短くできる。
突起物１０の形状について、蒸気の代わりに冷空気を用
いた透明プラスチツク製の管で可視化実験と液滴径の測
定により次の結論を得た。すなわち、蒸気の流れに面す
る斜面２０及び３０についてはどちらも水膜が斜面を登
るが、突起物１０先端からは水滴となって飛散し、蒸気
流の上流側斜面２０の壁となす角度θ1と下流側斜面３
０の壁となす角θ2によって飛散水滴径は変化する。蒸
気中での蒸発を盛んにするには小粒径のもの程好ましい
が、角度θ1は３０°から８０°が適当で、特に約６０
°が最適である。角度θ2は１０°から６０°が適当で
約２０°が最適である。また、突起物１０の頂点までの
高さｈについては、蒸気管の直径の約５０分の１以上で
あれば第５図に示すような水滴１２の微細化が起きる。
いた透明プラスチツク製の管で可視化実験と液滴径の測
定により次の結論を得た。すなわち、蒸気の流れに面す
る斜面２０及び３０についてはどちらも水膜が斜面を登
るが、突起物１０先端からは水滴となって飛散し、蒸気
流の上流側斜面２０の壁となす角度θ1と下流側斜面３
０の壁となす角θ2によって飛散水滴径は変化する。蒸
気中での蒸発を盛んにするには小粒径のもの程好ましい
が、角度θ1は３０°から８０°が適当で、特に約６０
°が最適である。角度θ2は１０°から６０°が適当で
約２０°が最適である。また、突起物１０の頂点までの
高さｈについては、蒸気管の直径の約５０分の１以上で
あれば第５図に示すような水滴１２の微細化が起きる。
このようにして、ノズルの改良によって蒸発速度の向上
が望めないわけではないが、それにも増して微細化可能
な突起物１０を当て金５に旋すことにより、混合距離を
短かくできる。この突起物１０は、一条の山のみならず
二条以上にすることにより再付着水滴を再飛散させるこ
とができる。突起物１０は、ライナ内面を切削して加工
するような場合にはらせん状に仕上げる方が容易であ
る。またらせん状の針金をライナ内面に溶着させて、第
６図に示すような突起物１０を形成してもよい。
が望めないわけではないが、それにも増して微細化可能
な突起物１０を当て金５に旋すことにより、混合距離を
短かくできる。この突起物１０は、一条の山のみならず
二条以上にすることにより再付着水滴を再飛散させるこ
とができる。突起物１０は、ライナ内面を切削して加工
するような場合にはらせん状に仕上げる方が容易であ
る。またらせん状の針金をライナ内面に溶着させて、第
６図に示すような突起物１０を形成してもよい。
前記実施例では、突起物１０を連続した山にしている
が、この山部分は連続している必要はなく、いぼ形突起
物でも水膜の再飛散に有効である。
が、この山部分は連続している必要はなく、いぼ形突起
物でも水膜の再飛散に有効である。
更に前記実施例では、断面がいずれも三角形の形状をな
す突起物１０を取付けた場合について説明したが、当て
金５内表面に溶接の肉盛りによって突起物１０を設けて
も、形状が三角形ではないが、部分的に前述した水滴の
微細化現象が確認できた。実施例の説明では当て金５の
形状はストレート型であったが、ベンチュリ型であって
も微細化の効果は変わらない。
す突起物１０を取付けた場合について説明したが、当て
金５内表面に溶接の肉盛りによって突起物１０を設けて
も、形状が三角形ではないが、部分的に前述した水滴の
微細化現象が確認できた。実施例の説明では当て金５の
形状はストレート型であったが、ベンチュリ型であって
も微細化の効果は変わらない。
上述のとおり、本考案によれば、突起物によって減温用
の水を微細化することにより、効率よく蒸発、減温を行
える。また、ライナの長さを短くできて、減温器の後流
部に生じる未蒸発水滴によるエロージョンも防止でき
る。しかも当て金上での液滞流量が少なくなるため、当
て金取付部における温度差が減少して熱応力緩和に役立
ち、構成部材の亀裂を防止できる。かくして減温器を小
型化することができ、性能向上、更には設置場所も選択
自由となる。
の水を微細化することにより、効率よく蒸発、減温を行
える。また、ライナの長さを短くできて、減温器の後流
部に生じる未蒸発水滴によるエロージョンも防止でき
る。しかも当て金上での液滞流量が少なくなるため、当
て金取付部における温度差が減少して熱応力緩和に役立
ち、構成部材の亀裂を防止できる。かくして減温器を小
型化することができ、性能向上、更には設置場所も選択
自由となる。
第１図はストレートの当て金を有する従来の減温器の断
面図、第２図はベンチュリ型の当て金を有する従来の減
温器の断面図、第３図は本考案の減温器の断面図、第４
図は第３図のＡ−Ａ断面図、第５図は水滴の微細化現象
を示す図、第６図は他の実施例の減温器の断面図であ
る。 １…蒸気管、４…スプレノズル、 ５…当て金（ライナ）、 １０…突起物。
面図、第２図はベンチュリ型の当て金を有する従来の減
温器の断面図、第３図は本考案の減温器の断面図、第４
図は第３図のＡ−Ａ断面図、第５図は水滴の微細化現象
を示す図、第６図は他の実施例の減温器の断面図であ
る。 １…蒸気管、４…スプレノズル、 ５…当て金（ライナ）、 １０…突起物。
Claims (4)
- 【請求項１】蒸気管内の当て金と、該当て金内部の蒸気
中に向けて水を噴射するスプレイノズルとよりなり、蒸
気温度を減少させる減温器において、前記当て金内表面
に突起物を固着し、該突起物の断面を三角形に形成する
とともに、噴射する前記水に対向させて該三角形の一方
の斜面を配置したことを特徴とする減温器。 - 【請求項２】突起物の三角形は、蒸気の流れに対向する
一方の辺と蒸気の流れとのなす角が３０°から８０°、
他方の辺と蒸気の流れとのなす角が１０°から６０°の
間の角度を有する２辺で頂角を形成することを特徴とす
る実用新案登録請求の範囲第１項記載の減温器。 - 【請求項３】突起物が複数の山であることを特徴とする
実用新案登録請求の範囲第１項記載の減温器。 - 【請求項４】当て金がストレート形状もしくはベンチュ
リ形状であることを特徴とする実用新案登録請求の範囲
第１項記載の減温器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1984111545U JPH064170Y2 (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 減温器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1984111545U JPH064170Y2 (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 減温器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6126905U JPS6126905U (ja) | 1986-02-18 |
| JPH064170Y2 true JPH064170Y2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=30670628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1984111545U Expired - Lifetime JPH064170Y2 (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 減温器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH064170Y2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101538621B1 (ko) * | 2014-03-28 | 2015-07-23 | 두산중공업 주식회사 | 수분무식 과열 저감 장치 및 방법 |
| KR101538626B1 (ko) * | 2014-03-28 | 2015-07-23 | 두산중공업 주식회사 | 수분무식 과열 저감 장치 및 방법 |
| JP2015190757A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | ドゥサン ヘヴィー インダストリーズ アンド コンストラクション カンパニー リミテッド | 過熱低減装置および過熱低減方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5283071U (ja) * | 1975-12-19 | 1977-06-21 | ||
| JPS5654930U (ja) * | 1979-10-04 | 1981-05-13 |
-
1984
- 1984-07-23 JP JP1984111545U patent/JPH064170Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101538621B1 (ko) * | 2014-03-28 | 2015-07-23 | 두산중공업 주식회사 | 수분무식 과열 저감 장치 및 방법 |
| KR101538626B1 (ko) * | 2014-03-28 | 2015-07-23 | 두산중공업 주식회사 | 수분무식 과열 저감 장치 및 방법 |
| JP2015190757A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | ドゥサン ヘヴィー インダストリーズ アンド コンストラクション カンパニー リミテッド | 過熱低減装置および過熱低減方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6126905U (ja) | 1986-02-18 |
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