JPH0788470A - 脱気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】貯水部における給水の流動が一定しないことに
起因して生じる不都合をなくし、給水を効率よく脱気で
きるようにすること。 【構成】貯水部４に給水出口６に向かって蛇行流路１１
を形成する多数のバッフルプレート１２を配置する。バ
ッフルプレート１２は２枚を１組とし、１枚は蒸気ヘッ
ダ８からバブリングノズル５の伸長方向に倣って、また
もう１枚はシェル１内面から同様にバブリングノズル５
の伸長方向に倣ってそれぞれ設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば火力発電プラン
トなどのボイラ給水系統を流れる給水から溶存酸素を分
離除去するために使用される脱気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボイラ給水中の溶存酸素量はボイラ内の
腐食現象に深く係わることから、大部分の火力発電プラ
ントの給水系統には給水中の溶存酸素を蒸気加熱によっ
て分離抽出する脱気装置を設けている。一般に、こうし
た脱気装置は単独の装置として構成することが多いが、
復水器に脱気装置を組み込むこともある。

【０００３】この脱気の基本原理は濃度非平衡によって
誘起される物質拡散である。これは、非平衡度が大きい
程物質移動速度が速く、かつ拡散による移動距離が短い
程物質速度が速い。したがって、従来の脱気装置に使用
される構造の大部分は給水の攪拌および給水の微細化に
よる接触面積の拡大を図るようにしたものである。

【０００４】図１３は従来技術によるバブリング型脱気
装置の一例を示している。給水はシェル１の上部に設け
られた給水入口２から器内に入り、スプレー３から噴射
される。この給水はシェル１内の貯水部４に集まってバ
ブリングノズル５の外側を給水出口６の方向に流れ、こ
の間に加熱されて給水出口６から流出する。

【０００５】一方、蒸気は蒸気入口７からシェル１の長
手方向に延びる蒸気ヘッダ８に入り、それぞれ多数の透
孔を穿ったバブリングノズル５に分配される。この蒸気
はバブリングノズル５の透孔から貯水部４に噴出して給
水中を上昇しながら、給水と直接接触し、給水を加熱す
ると共に、溶存酸素を脱気する。蒸気は、さらに上昇し
て蒸気加熱部９に達し、スプレー３から噴出される給水
と直接接触してこれを加熱すると共に、脱気し、一部が
分離された酸素と共にベントロ１０から器外へ流出す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記したバブリング型
脱気装置では貯水部４における給水の流れは給水入口２
から給水出口６に向かう全体的な流れと、バブリングノ
ズル５から噴出する蒸気が給水を攪拌する乱れを伴う局
所的な流れとが混在しており、一定した流路は保たれて
いない。

【０００７】脱気は複数のバブリングノズル５のそれぞ
れの部分で進み、大勢としては当初酸素濃度の濃い状態
にあった給水が給水出口６に達するまでには次第に脱気
されて濃度が低下していくが、常にバブリングノズル５
から噴出された蒸気により流れが乱されていることで、
例えば一旦低濃度になった給水が酸素濃度の高い給水入
口２側へ運ばれたり、また逆に高酸素濃度の給水が脱気
されずに給水出口６に運ばれてしまうことがしばしば起
こり得る。こうした流動経路の不確実性のために脱気装
置内における溶存酸素濃度分布を均一に保つ特別な操作
を強いられ、例えば溶存酸素濃度をボイラ側で要求する
決まった値（以下、要求濃度と称する）以下に低下させ
るまでに長時間を要してしまうなどの不都合がある。

【０００８】また、給水中に混入した気泡が抽出されな
いで、その給水と共に給水系統の機器、例えば給水ポン
プ等に流れてしまい、機器に悪影響を及ぼす懸念があ
る。

【０００９】そこで、本発明の目的は貯水部における給
水の流動が一定しないことに起因して生じる不都合をな
くし、給水を効率よく脱気できるようにした脱気装置を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、蒸気ヘッダと連通させた多数の透孔を有
する複数のノズルからなる噴出手段を備え、ノズルの各
透孔をシェル内の貯水部に臨ませて蒸気ヘッダからノズ
ルに導かれる加熱蒸気を透孔を通して給水中に噴出させ
るようにした脱気装置において、貯水部に送られた給水
が給水出口にかけて決められた経路に従いノズルの透孔
から吹き出す加熱蒸気と接触するように蛇行流路を形成
したことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】本発明は脱気装置の貯水部で流路経路の不確実
性から、例えば溶存酸素濃度の高い給水が加熱蒸気と充
分に接触しないまま給水出口に運ばれることなどに配慮
し、貯水部に定置流路を形成する。すなわち、貯水部に
送られた給水を給水出口にかけて決められた経路に従っ
てノズルから吹き出す加熱蒸気と接触させる蛇行流路を
形成する。通常、経路内に置かれるバブリングノズルか
ら吹き出した蒸気は気泡となって給水中を上昇して行く
が、この蒸気泡に対する給水の流動方向を対向流かある
いは平行流となるように流路構成部材を配置する。この
とき、給水はこの流路構成部材による流路を蛇行しつつ
流れ、給水出口に達するまでに効果的に加熱される。例
えば対向流となる流路を形成する場合、蒸気泡は下降流
となる給水の流れに逆らう形で上昇を遂げることから、
上昇速度が鈍り、給水中を通り抜ける迄に時間がかか
り、蒸気泡と給水との接触時間が長くなる。これによ
り、給水の温度上昇は格段に早くなり、脱気効率を大き
く向上することができる。したがって、加熱蒸気として
用いるプロセス蒸気を無駄に費やさず、給水を脱気する
ことができる。

【００１２】また一方、給水は決められた経路に従って
流れ、溶存酸素濃度が加熱蒸気と接触するたびに低下し
てゆく。このため、従来の装置のように、溶存酸素濃度
の異なる給水が混ざり合うことがなく、短時間で要求濃
度に低下させることが可能になる。これは、例えばボイ
ラ起動時間を早めたいとき、要求に容易に応えられるな
どの利点をもたらす。

【００１３】図２は本発明による溶存酸素濃度の推移を
従来技術によるものと対比して示したもので、本発明の
溶存酸素濃度分布を示す曲線ａは従来技術による分布を
示す曲線ｂと比較して勾配が大きく、短時間のうちに要
求濃度に下げられることが判る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１（ａ）において、シェル１内の貯水部４に給
水出口６に向かって蛇行流路１１を形成する多数のバッ
フルプレート１２が設けられている。本実施例のバッフ
ルプレート１２はシェル１の内側に固定された１枚およ
び蒸気ヘッダ８に固定された１枚を１組とし、これを複
数のバブリングノズル５（図１（ｂ）参照）からなる噴
出手段と対応させて配置している。すなわち、１組のバ
ッフルプレート１２のうち、蒸気ヘッダ８側のものはバ
ブリングノズル５の伸長方向に倣いほぼ同じ長さに伸ば
し、シェル１個のものも同様にバブリングノズル５の伸
長方向に倣って貯水部４上面近くに伸ばすようにしてい
る。

【００１５】上記した点以外の給水系の主要な構成は基
本的に従来技術による構成と同じである。また、加熱蒸
気系の構成も従来技術と基本的に変わらない。

【００１６】次に、上記構成からなる脱気装置の作用を
説明する。

【００１７】給水は給水入口２から器内に入り、スプレ
ー３により蒸気加熱部９に噴射される。このとき、給水
は微細化し、細かな水滴となって空間を満たしている蒸
気と接触して加熱されて温度が上昇し、一部が飽和温度
に達して溶存酸素が分離される。

【００１８】また、蒸気は各々バブリングノズル５の透
孔から吹き出し、蒸気泡となって貯水部４を蛇行して流
れる給水中を上昇しながら給水を加熱する。この加熱に
より給水の温度は上昇し、飽和温度に達したところで溶
存酸素が脱気される。

【００１９】このとき、給水中を上昇する蒸気泡に対
し、バッフルプレート１２に沿う給水の流れは下降流と
なっており、蒸気泡は対向する給水の流れに逆らって上
昇を遂げることから、速度が遅くなり、給水中を通り抜
けるまでに時間がかかる。このため、蒸気泡と給水との
接触時間が長くなって給水を効果的に加熱することがで
きる。この後、蒸気泡は貯水部４と蒸気加熱部９との境
界面を経て蒸気加熱部９に入り、その空間を満たす。

【００２０】このように上記構成からなる脱気装置にお
いては給水が貯水部４を流動するとき、蛇行流路１１の
各部で蒸気泡と対向して流れ、接触時間が長くなってそ
れぞれの部分で給水の温度上昇が早まり、脱気効率を大
きく向上させることができる。したがって、加熱に用い
るプロセス蒸気を無駄に消費することがない。また、給
水は決められた経路に従って加熱蒸気と接触し、そのた
びに溶存酸素濃度が低下して短時間のうちに溶存酸素濃
度を要求温度に下げることができる。また、蒸気泡を含
んだ給水を貯水部表面にかけて流動させるようにしたの
で、給水流動中に蒸気泡が蒸気加熱部と貯水部との境界
面に達すると直ちに給水から分離して蒸気加熱部に移
り、給水から抽出されず混入したまま脱気装置から排出
される可能性がない。

【００２１】さらに、本発明の他の実施例を図３を参照
して説明する。本実施例は給水が加熱蒸気と決められた
経路に従って接触する点は上記実施例のものも同様であ
るが、バブリングノズル５による噴出手段に対する一組
のバッフルプレート１２は給水の上昇流に加熱蒸気の流
れを一致させるように設けている。本実施例において
は、バブリングノズル５の透孔から給水中に吹き出した
蒸気泡は給水と同じ方向、すなわち上昇流となって貯水
部４と蒸気加熱部９との境界面へと流れる。この給水と
の同一方向、つまり平行流で流れる蒸気泡は給水に対し
流動エネルギを与え、貯水部４における給水の流動を安
定に保つ働きがある。

【００２２】さらに、上記のものと異なる実施例を図４
を参照して説明する。本実施例は各列のバブリングノズ
ル５に一組のバッフルプレート１２を配置するのに代え
て噴出手段（実施例では７段）に対応する最小数量のバ
ッフルプレート１２（ただし、予備のバッフルプレート
１枚を除く）をもって蛇行流路１１を形成したものであ
る。この少ない数のバッフルプレート１２により形成さ
れる蛇行流路１１は上記２つの実施例における給水と蒸
気泡とを対向流で流すものと、平行流で流すものとをミ
ックスさせたものとなる。本実施例では対向流部分と平
行流部分とを交互に形成している。

【００２３】これにより対向流の部分で良好な脱気効率
を保つ一方、平行流の部分で流動の安定化を果たすこと
が可能になる。

【００２４】さらに、他の実施例を図５を参照して説明
する。本実施例の蛇行流路１１は上記した図４の実施例
と同様のものであるが、ここで蒸気ヘッダ８は貯水部４
の底部中央付近に設けられ、この蒸気ヘッダ８にシェル
１の内壁にかけて水平にそれぞれ伸びるバブリングノズ
ル５が設けられている。本実施例の働きは上記の図４の
ものとほぼ同様である。

【００２５】以上の各実施例は脱気装置の脱気性能の向
上に多大な効果をもたらすものであるが、さらに、別の
機能を付加する。

【００２６】図６に示すものは、起動時間の短縮ならび
にプロセス蒸気の使用量の削減を図るのに好適な実施例
である。蛇行流路１１の各部に溶存酸素濃度を検出する
酸素濃度計１３および給水温度を検出する温度計１４が
それぞれ設けられ、その出力である酸素濃度信号および
温度信号が蒸気ヘッダ８に流れる加熱蒸気量を調節する
調節器１５に入力されている。また、蒸気ヘッダ８に結
ばれる蒸気経路に調節弁１６が介装されており、調節器
１５から与えられる制御信号によりその開度が調節され
るようになっている。

【００２７】効果的な脱気のためには給水を飽和温度に
素早く上昇させることが必要であり、温度分布を考慮し
て加熱蒸気を供給するのが好ましい。図７に示すよう
に、脱気装置内の給水温度分布は給水が導入される給水
入口側が低温域となっている。この温度分布に見合うよ
うに低温域には充分な量の加熱蒸気を供給し、他の区域
の給水には比較的少量の加熱蒸気を送るようにする。

【００２８】具体的な実施例を図８を参照して説明す
る。シェル１内の溶存酸素濃度計１３および温度計１４
からの信号は、調節器１５に取り込まれる。調節器１５
は計測信号ＡＤ変換部、制御用計算機または汎用計算機
などの演算部および出力信号変換部から構成される。ま
た、調節器１５にはシェル１内の圧力計測値または圧力
設定値が取り込まれており、その圧力に対する水の飽和
温度を計算する。ある領域において検出されたシェル１
内の給水温度は、飽和温度との差を演算される。給水温
度が飽和温度よりも所定の許容値以上に低い場合には、
最大の蒸気流量が流れるように調節弁１６に開度信号を
送る。

【００２９】一方、ある領域における給水温度が許容値
以内で飽和温度と略等しいときは、その領域における蒸
気流量は、溶存酸素濃度の測定値によって操作量が決定
される。調節器１５内に図９（ａ）に示すような溶存酸
素濃度の変化パターンを予め記憶させてあり、検出され
た溶存酸素濃度がどのレベル（図９（ａ）の（１）〜
（８）にあるかによって、吹き出す蒸気量が図９（ｂ）
の（１）〜（８）または、図９（ｃ）の（１）〜（８）
のように決まる。

【００３０】図９（ｂ）の蒸気流量パターンは、給水入
口２近傍において最大の蒸気流量を供給して速やかに給
水温度を飽和温度にまで上昇させることができるように
したものである。また、図９（ｃ）の蒸気噴射量パター
ンは給水入口２における溶存酸素濃度がある一定値以上
のとき、各調節弁１６に均等に蒸気を供給するものであ
る。いずれの場合においても、給水入口２において既に
溶存酸素濃度が一定値以下（（６）〜（８）のパター
ン）のときには、蒸気吹き出し部の現象的安定性を保持
する（蒸気の凝縮による流動不安定現象の防止）ため
に、蒸気流量の下限値を維持し、最下流側から順に蒸気
供給を遮断していく。

【００３１】このように、本発明の脱気装置の加熱蒸気
流量制御方法を用いれば、所定の溶存酸素濃度まで脱気
するに充分な蒸気流量しかないので、加熱蒸気の無駄な
消費を防止することができる。

【００３２】図１０に起動方法の一例を示す。これは脱
気装置の起動時、給水入口側で飽和温度を大きく下まわ
る給水を加熱するために多量のプロセス蒸気を送り、給
水出口側で比較的少量のプロセス蒸気を送る方法であ
る。

【００３３】脱気装置が一定時間運転された後は、溶存
酸素濃度および温度が安定した値を示すことから、定格
運転時、起動時よりも少ない量のプロセス蒸気で脱気で
きることが判る。これにより、給水出口側では給水の加
熱に必要なプロセス蒸気を大きく減少させることができ
る。

【００３４】また、他の実施例を図１１および図１２を
参照して説明する。この２つの実施例は本発明に係る脱
気装置を発電プラントの復水器に適用したものである。

【００３５】図１１においてはホットウェル１７内の貯
水部４に流れた復水に加熱蒸気を供給して接触させるよ
うにバブリングノズル５が設けられる。蛇行流路１１を
形成するバッフルプレート１２はバブリングノズル５に
合わせて配置されている。

【００３６】図１２においては復水入口１８および復水
出口１９と同心状に配置される２個の円形バッフルプレ
ート２１ａ、２１ｂにより蛇行流路２０が形成される。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明はシェル内の
貯水部に送られた給水が給水出口にかけて決められた経
路に従いノズルの透孔から吹き出す加熱蒸気と接触する
ように蛇行流路を形成しているので、給水の溶存酸素濃
度が流路の各部で順次低下し、短時間で確実に要求濃度
以下に下げることができる。

【００３８】したがって、本発明によれば、脱気性能を
良好に保って無駄にプロセス蒸気を使用せず、またボイ
ラ起動時間を大幅に短縮できるなどの優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による脱気装置の一実施例を示す断面
図。

【図２】給水の溶存酸素濃度分布を示す特性図。

【図３】本発明の他の実施例を示す断面図。

【図４】本発明の他の実施例を示す断面図。

【図５】本発明の他の実施例を示す断面図。

【図６】本発明の他の実施例を示す断面図。

【図７】給水温度分布を示す特性図。

【図８】図６に示される調節器の詳細を示すブロック
図。

【図９】調節器に組込む蒸気噴射量パターンを示すグラ
フ。

【図１０】本発明の起動方法の一例を説明するための
図。

【図１１】本発明の他の実施例を示す断面図。

【図１２】本発明の他の実施例を示す断面図。

【図１３】従来の脱気装置を示す断面図。

【符号の説明】

１………シェル ３………スプレー ４………貯水部 ５………バブリングノズル １１………蛇行流路 １２………バッフルプレート １３………酸素濃度計 １４………温度計 １６………調節弁 １７………ホットウェル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大井 勝也 神奈川県横浜市鶴見区末広町２の４ 株式 会社東芝京浜事業所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸気ヘッダと連通させた多数の透孔を有
   する複数のノズルからなる噴出手段を備え、前記ノズル
   の各透孔をシェル内の貯水部に臨ませて前記蒸気ヘッダ
   から該ノズルに導かれる加熱蒸気を該透孔を通して給水
   中に噴出させるようにした脱気装置において、前記貯水
   部に送られた給水が給水出口にかけて決められた経路に
   従い前記ノズルの透孔から吹き出す加熱蒸気と接触する
   ように蛇行流路を形成したことを特徴とする脱気装置。
2. 【請求項２】 前記蛇行流路を複数のバッフルプレート
   を用いて形成したことを特徴とする請求項１記載の脱気
   装置。
3. 【請求項３】 給水が前記ノズルの透孔から吹き出す加
   熱蒸気の気泡と対向し、または平行して流れるように該
   ノズルの伸長方向に倣って前記各バッフルプレートをそ
   れぞれ配置したことを特徴とする請求項２記載の脱気装
   置。
4. 【請求項４】 前記蛇行流路の各部に給水の溶存酸素濃
   度および温度を検出する酸素濃度計を設け、脱気中、そ
   れぞれの領域で検出された給水温度と計算により求めた
   シェル器内圧力における飽和温度との差が許容値内にあ
   るとき、検出された溶存酸素濃度に従い前記噴出手段か
   ら吹き出す加熱蒸気量を調節するようにしたことを特徴
   とする請求項１記載の脱気装置。