JPS58231A - 蒸気混合器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 と１台の蒸気タービンを組合せたコンパインドプラント
の蒸気混合用、被混合蒸気と混合蒸気の流量の組合せが
大幅に変動するラインの蒸気混合用、閉鎖型の蒸気混合
器が採用し難いラインの蒸気混合用等の蒸気混合器に関
するものである。

従来方式による蒸気混合器の例を第１図に横断面を、第
２図に立断面を夫々示す。１は被混合蒸気管、３は混合
器を示す。被混合蒸気は被混合蒸気管１を通って混合器
３の左方から混合器３に流入し、混合蒸気と混合した後
、右方に流出して行く。

混合蒸気は混合蒸気管２を通って混合器３の上方から混
合器３に流入し、混合器３の噴気孔４から、被混合蒸気
の中に均一に噴出され混合する。

効率よ（均一に混合するためにこまかい配慮が種々なさ
れている。

従来の混合器は上述の例でも判るとおり、被混合蒸気と
混合蒸気とが判然としており、主として多量の被混合蒸
気に小量の混合蒸気を効率よく混合することを目的とし
たものである。

従って被混合蒸気或は混合蒸気の区別がなく、等しい量
の蒸気を混合しようとする目的には適さない。即ち被混
合蒸気と混合蒸気の流量が等しいため、混合蒸気管２の
寸法が、被混合蒸気管１と同一となる。このため上述の
ままの構造では混合器が成り立たない。

若し被混合蒸気の流量が混合蒸気に比べ少な（なると混
合がうま（行かな（なる欠点がある。もつ一つ上述の混
合器３が閉鎖構造となっているため、内部に異物が混入
すると蓄積されて行き、噴出孔４が閉塞される恐れがあ
る。特に建設時のフリーブローに対応するため特別の配
慮が必要となる。

複数台のガスタービン排ガスボイラと１台の蒸気タービ
ンを組合せたコンバインドプラントでは、その運転特性
上、蒸気温度の異なる蒸気を混合の上、蒸気タービンへ
送気する必要がある。しかしながら、この目的にかなう
適当な蒸気混合器が見当らない。しかしこのコンバイン
ドプラントを成功させるためには、上記目的にかなう蒸
気混合器がどうしても必要である。

この目的を達成するために本発明においては、蒸気混合
器を下記のような構造にしている。

（１）　　被混合蒸気と混合蒸気の区別な（、等量の蒸
気が混合出来、 （２）　　被混合蒸気と混合蒸気の流量の組合せが変動
しても混合効率があまり低下せず、 （３）　　混合器を開放構造とし、混入した異物が混合
器の内部に蓄積されず。

（４）　　従って建設時のフリーブローにも特別の対応
を必要とせず掃除孔或は検査孔等の設置が不要となり、 （５）　　蒸気混合部の蒸気通路面積が確保される構造
のため混合部の管寸法を大きくする必要がなく、（６）
　　蒸気混合器を２重管構造とし、混合蒸気が管壁に直
接接触しない様にしたため、混合部の蒸気管の熱応力が
軽減出来る。

本発明の実施例の蒸気混合器の横断面を第３図に、立断
面を第４図に、また蒸気混合器の使用例を第５図に示す
。

混合蒸気は混合蒸気管２を通って混合器３に上方から流
入する。蒸気はます外筒５と内筒６との中間隙間Ｂに流
入し、一部は内筒６に設けられた噴出孔４を通って内筒
６の内部に流入する。他方被混合蒸気は被混合蒸気管１
を通って混合器３に左方から流入する。流入した蒸気は
そのまま外筒５と内筒６との中間隙間Ｂと内筒６との内
部に流入する。

外筒５と内筒６との中間隙間Ｂに流入した被混合蒸気は
、上方から流入した混合蒸気と衝突し、混合した後混合
器３から流出する。内筒６の内部に流入した被混合蒸気
は内筒６の全周に設けられた噴出孔４から噴出する混合
蒸気と衝突し、混合した後、混合器３から流出する。第
３図、４図に。

は図示していないが、内筒６及び外筒５は被混合蒸気管
１から支持され、蒸気の衝突混合に伴なう振動、外力に
充分耐える様にしてお（。

まず、混合蒸気が混合されていない状態について説明す
る。混合器３の外筒５及び内筒６は被混合蒸気の流れ方
向と同一方向に配置されているので、被混合蒸気は被混
合蒸気管１と外筒５との隙間Ａ、外筒５と内筒６との隙
間Ｂ並びに内筒６の内部にそれぞれ殆んど障害を受けず
分岐して流入した後も何等の障害を受けず流出する。即
ち本発明の混合器を設置しても、蒸気の流れを阻害せず
、また混合器の内部に蒸気中に混入した異物を蓄積する
こともない。次に混合蒸気が流入する場合について説明
する。

混合蒸気は混合蒸気管２が外筒５の内側まで挿入されて
いるため、被混合蒸気管ｌの内壁に直接接触せず、外筒
５と内筒６との隙間Ｂに流入する。

これにより隙間入を通っている被混合蒸気によって加熱
されていた管内壁の温１度が、混合蒸気の流入により急
変することが防止出来る。このことは蒸気温度の異なる
蒸気を混合する場合は非常に重要である。隙間Ｂに流入
した蒸気は、被混合蒸気と直交するため激しく衝突混合
すると共に、一部は内筒６に設けられた噴気孔４を通っ
て内筒６の内部に流入する。ここで隙間Ｂの断面積と内
筒６の内部の断面積並びに噴気孔４０合計面積が夫々略
ぼ等しくなる様に配分してお（のが望ましい。

これにより被混合蒸気も隙間Ｂと内筒６との内部に略ぼ
２分して分岐すると共に、混合蒸気も同じく略ぼ隙間Ｂ
と内筒６の内部とに２分されるので。

被混合蒸気と混合蒸気の混合割合が隙間Ｂと内筒６の内
部とにおいて略は等しくなり均一な混合が得られる。但
し噴気孔４は混合蒸気が流入する側には少な（配置し内
筒６の全周に亘って略ぼ一様に蒸気が噴出する様に配慮
する。

混合蒸気も被混合蒸気と直交して衝突混合した後は、何
等の障害を受けず流出する。従って蒸気中に混入した異
物を蓄積することはない。

次に被混合蒸気が流入していない場合について説明する
。既に判然とする如（、混合蒸気は混合器３において隙
間Ｂと内筒６の内部とに分岐してそのまま障害を受けず
に流出する。このとき混合器３は一種の流れ配分器とし
て作゛動し、被混合蒸気の有無によって蒸気の流れが著
しく変化することはない。

次に蒸気流量が減少した場合について説明する。

一般に管内を流れる蒸気が充分な流速を有する場合の流
速分布は第６ａ図に示される如（略ぼ均一な分布を示す
が、流速が低下した場合は第６ｂ図に示される如く中心
にピークを有する分布となることが知られている。

従って被混合蒸気流量が少ないときは、混合器３の内筒
６の内部により多（の蒸気が流入する。

同様に混合蒸気も流量が少ないときは、内筒６の内部に
より多くの蒸気が流入する。従って主に内筒６の内部に
おいて両方の蒸気が衝突混合することとなるので、左程
混合効率が低下しない。

いずれか一方の蒸気流量が少ないときは、上記特性から
判る如く、Ｒ，量が少ない側の蒸気が中心部に集まり、
流量が多い側の蒸気が、これを包み込む様に混合すると
云う望ましい形態となり、流量が多い側の蒸気の撹乱力
により充分に混合される。

第１図及び第２図に示す従来方式の混合器では、混合蒸
気ゐ流量７５（多（なると、混合蒸気管２０寸法を太く
する必要がある。このため混合器３が被混合蒸気の通路
を閉塞してしまう。従って原理的に混合蒸気の流量が多
いときは従来方式の混合器は使用不能となる。

本発明の混合器は第３図に示す如く、外筒５及び内筒６
は蒸気の流れ方向と同一方向に設置されているので、殆
んど被混合蒸気の流れを阻害することはない。また混合
器３を内蔵する蒸気管の寸法は、混合した後の合計蒸気
流量に対し適当な流速が得られる様に選定されればよ（
、混合器を内蔵するために特別に管寸法を更に太くする
必要はない。

次に従来方式の混合器では被混合蒸気の流量が少な（な
ると、混合器によって、左右に分岐された蒸気はそのま
ま管壁に沿って流れ、混合蒸気と接触混合しないまま流
出してしまう。

本発明の混合器は、前述で説明した如く、流量が少ない
ときは、主に中心部を蒸気が流れることを逆に活用して
管中心部で主に混合する様にしているため、低流量域で
も左程混合効率は低下しな（１゜ 次に従来方式の混合器では、混合器が閉鎖構造となって
いるため、蒸気中に混入した異物が蓄積されるため、蒸
気噴出孔４を閉塞する恐れがある。

このため検査孔或は掃除孔を必ず設けなけもばならない
。

本発明の混合器は第３図に示す如く開放構造となってい
るため蒸気中に混入した異物は蓄積することがない。従
って掃除孔等を設ける必要がな（、構造が簡単となり漏
洩等の事故の心配がなくなる。

第５図に本発明の混合器を２個使用し、３系統の蒸気を
混合する例を示す。

１系統は主に使用する系統とするのが望ましい。

■及びｌ系統は本発明の混合器を使用して夫々ｌ系統に
混合させる。混合蒸気管の寸法を３系統の蒸気が混合し
た後の蒸気流速が適当な流速となる様に選定し、これに
本発明の混合器を装備すれば、蒸気管系統に簡潔に混合
器を収納出来る。

混合系統が更に多くなる場合は、混合蒸気量に合せ順次
混合蒸気管の寸法適切に選定し、これに本発明混合器を
装備すればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ従来の蒸気混合器の横断
面図および立面図、第３図および第４図はそれぞれ本発
明による蒸気混合器の横断面図および立面図、第５図は
本発明による混合器を使用した３系統の蒸気を混合する
混合器の接続図、第６ａ図および第６ｂ図はそれぞれ管
内を流れる蒸気の流速分布図である。 １・・被混合蒸気管、２・・混合蒸気管、３・・混合器
、４・・噴気孔、５・・外筒、６・・内筒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被混合蒸気管と、これに直交する混合蒸気管とを有する
   蒸気混合器において、被蒸気混合管内に両端開放の外筒
   および内筒を互いに間隔を隔てて配設し、前記外筒内部
   まで前記混合蒸気管を挿入し、前記混合蒸気管から前記
   内外筒間の間隔部分をへて導入される蒸気を被混合蒸気
   へ噴出せしめる噴気孔を前記内筒の周辺に設けたことを
   特徴とする蒸気混合器。