JPS63501437A - プロセス蒸気から非凝結ガスを除去する装置とその方法 - 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】 発明の名称 混焼式チェンサイクル熱機関で発生したプロセス蒸気から不凝結ガスを除去する 装置とその除去方法 箆−」Ｌ−分一」 本発明は一般にプロセス蒸気、より詳しく言えば混焼式チェンサイクル機関で発 生したプロセス蒸気から不凝結ガスを除去する装置に関する。

背　景　技　術 混焼式熱機関については米国特許第３，９７８，６６１号、第４．１２８，９９ ４号、及び第４，２４８，０３９号の中に開示されており、またこの種の熱機関 のパラメータの最適化と制御経路に関しては米国特許第４，２９７，８４１号、 第４，４１７，４３８号及び第４．３９３，６４９号の中に開示されている。本 発明はチェンサイクル熱機関で発生したプロセス蒸気から不凝結ガスを除去する 装置に関するものである。

Ｌ明の開示 従来のボイラ装置は一般に閉鎖回路であるため、水の蒸発と凝縮サイクルにおけ る質量ロスがほとんど無く補給水の追加も少なくて済む。この種の閉鎖系ボイラ はプロセス水の中に不純物を蓄積させ、これらの不純物は固体にせよ、気体にせ よ、ボイラ装置に対して二つの影響を及ぼす。すなわち、窒素などの不凝結性（ ボイラの運転温度と圧力条件下で）でしかも非腐食性のガスの場合は、不純物の 蓄積によってボイラ装置の熱交換器の熱伝達係数が低下する一方、酸素や炭酸ガ スなどの不凝結性で腐食性ガスはボイラの金属部分を腐食させ、ボイラの熱力学 特性を変える作用がある。

これに対して、混焼式チェンサイクル熱機関は閉鎖回路系ではないため、不凝結 流体は熱力学上では二次作動流体として働く。不凝結ガスは大気中にベントされ るので、該ガスは熱機関の内部に蓄積しない。しかし混焼式チェンサイクル熱機 関で発生したプロセス蒸気は、一般に不凝結ガスなどの不純物を完全に除去する 必要がある。

これは熱電気併給システムによる蒸気の利用者が、従来型ボイラ装置のユーザー と同様に、不凝結ガスによる熱伝達係数の低下と金属部品の腐食を心配するから である。

したがって混焼式熱機関のボイラ部に不凝結ガスを導入することには問題がある 。プロセス蒸気を利用する場合には、プロセス蒸気を貯水ドラムから抽出してい る。

従来の蒸気製造業界の認識によれば、不凝結ガスは蒸気に比べて通常、密度が低 いので、プロセス蒸気配管中のエルボかベンドの上部に蓄積することが知られて いる。

したがって、プロセス蒸気管路内の不凝結ガスを手動で脱気する際には、これら の高い個所に配設された複数個の弁を解放して該管路内の該流体を完全に放出し た後に蒸気のみが弁群から流出するのを検視している。このような手動制御によ るガス抜きは不凝結ガスの脱気が完了したかどうかを目視で確認するため、装置 の操作員がこのガス抜き作業に要する時間と手間は大きい。すなわち操作員は制 御室を離れて、各弁を個別に手動で操作する必要があり、不凝結ガスをプロセス 蒸気から除去し終わるまで蒸気の最終利用者に供給できなかった。

チェンサイクル式熱発電併給装置は蒸気噴射式ガスタービンの内部で不凝結ガス と蒸気の混合物を有効に利用するので、プロセス蒸気から不凝結ガスを自動的に 脱気することを案出した。本発明はこの種の不凝結ガスをプロセス蒸気から自動 的に除去する装置に関するものである。この装置はプロセス蒸気管路と蒸気噴射 管路との間に生じる圧力差を利用するものであって、プロセス蒸気管路は貯水ド ラムと平衡状態にあるのに対し、蒸気噴射管路の管内圧力は燃焼室と蒸気噴射ガ スタービンに向う過熱蒸気の高速流のために減圧されている。したがって、これ らの２系統の管路を小直径管で接続すれば、プロセス蒸気管路内の不凝結ガスが 蒸気噴射管路の方向に流れることになる。前述した手動による脱気法に比べて、 この装置には多くの利点があり、特に従来の脱気作業の欠点である時間の浪費を 防ぎ、また大気中に大量に放出されていた貴重なプロセス蒸気のロスを節約する ことになる。

したがって本発明の目的は不凝結ガスをプロセス蒸気から自動的に除去する装置 を提供することにある。

本発明の別の目的は、操作が安全でエネルギー効率の良い装置を提供することに ある。

本発明のさらに別の目的は、時間と手間を節約した操作性の良い装置を提供する ことにある。

また本発明の目的は、プロセス蒸気を利用者に供給する前に不凝結ガスをあらか じめ除去する装置であってしかも蒸気噴射を調整して燃焼室またはプロセス蒸気 供給部のいずれかに送り込むプロセス制御システムにも障害を与えないものを提 供することにある。

本発明はチェンサイクル熱機関に関するものであり、機器のコールドスタート時 に水中に導入された不凝結ガスは貯水ドラムとプロセス蒸気管路から自動的に抽 出される。プロセス蒸気管路と蒸気噴射管路とを小径管で接続するだけで、プロ セス蒸気管路の内部に蓄積された不凝結ガスは、両管路間の圧力差の作用で、蒸 気噴射管路の方向へ流れるようになる。また小直径管は圧力勾配を経て蒸気の大 きな質量流量を阻止する働きがあるが、大きな質量流量は蒸気噴射弁制御装置ま たはプロセス蒸気制御装置に支障を与える恐れがある。

図面の簡単な説明 第１図はチェンサイクル装置の一実施例を示すブロック図である。

第２図はチェンサイクル装置の一実施例における過熱器部、貯水ドラム及び蒸発 器部を示す詳細図である。

発明を実施するための最良の形態 熱機関の始動時、には不凝結ガスを逆流式熱交換器の蒸気部の中にまず送り込む 。蒸気タービン機関の場合と異なり、チェンサイクル機関では不凝結ガスは有害 な問題を起さないが、プロセス蒸気の利用者の便益のために不凝結ガスをやはり 取り除くことが必要である。これは前述したようにプロセス蒸気の利用者が腐食 問題と熱伝達問題に悩むのを防ぐためである。これらの不凝結ガスは、第１図に 示すプロセス蒸気制御弁（３０）の上流側に配設されたプロセス蒸気管路（２８ ）の中にトラップされることが多い。またチェンサイクル機関で発生したプロセ ス蒸気から不凝結ガスを除去する新規でしかも改良した装置を第２図に示す。過 熱器（２０）と蒸発器（１２）の中間に貯水ドラム（１６）を配設して両様器に それぞれ接続する。貯水ドラム（１６）から導出されたプロセス蒸気は、プロセ ス！気管路（２８）を経て、プロセス蒸気制御弁（３０）を通過し、そして蒸気 分配配管の中に導入される。また、プロセス蒸気制御弁（３０）を開いてプロセ ス蒸気を利用者に供給する際には、プロセス蒸気管路（２８）内にあるプロセス 蒸気をあらかじめ除去することが肝要である。

本発明の最適の実施例において、自動ベント（６６）と通常呼ばれている小直径 管によってプロセス蒸気管路（２８）と蒸気噴射管路（３４）とが接続されてい る。また小型の手動制御式の逃し弁（７２）が自動ベント（６６）に内設しであ る。

プロセス蒸気管路（２８）内のプロセス蒸気から不凝結ガスを除去するには逃し 弁（７２）を開いたままにしておく。

圧力差の結果として、不凝結ガスは自動ベント（６６）の中を通過する。一方、 プロセス蒸気制御弁（３０）を閉じると、プロセス蒸気管路のベント丁字形継手 （６８）における圧力は、蒸気噴射管路のペン）Ｔ字形継手（７０）の圧力より も大きくなるが、これは高速度流の蒸気が丁字形継手（７０）を通過して燃焼室 （３６）に向うためである。また、プロセス蒸気管路（２８）と蒸気噴射管路（ ３４）とを小直径管（６６）で接続しても両管路のプロセス制御装置にはほとん ど障害にならない。さらに、自動ベント（６６）をはさんだ圧力差はそれほど大 きくないので、高速度流または高質量流量が自動ベント（６６）を通過すること がなく、したがって蒸気噴射管路（３４）とプロセス蒸気管路（２８）のいずれ においてもその個有の流体の流れの障害にはならない。

この装置は大気に解放している脱気口を持たないため、貴重な蒸気を大気中に放 出していた従来の脱気作業の無駄を省く利点がある。

この発明の特有の実施態様を説明したが、以上の説明からして、多くの変更およ び修正をこの発明の精神と範囲とにそむくことなく実行できることは明白である 。

手続補正書 昭和６１年１２月７２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ａ）室と、 ｂ）上記室内へ空気を導入する圧縮機装置と、ｃ）蒸気噴射弁と蒸気噴射管路と を備えて、上記室内に蒸気を導入する装置と、 ｄ）燃焼装置を備えて、上記室の内部で上記空気と蒸気とを加熱する装置と、 ｅ）空気と燃焼物と蒸気との混合物に応答してこの混合物の持つエネルギーを機 械エネルギーに変換するタービン装置と、 ｆ）少なくとも過給器部と蒸発器部とを備えて、上記タービン装置から排気され た空気と燃焼物と蒸気との混合物の持つ残留熱エネルギーを循環水と蒸気とに伝 達するための逆流式熱交換器装置とを具備しており、上記蒸発器部が貯水ドラム と、プロセス蒸気管路と、上記プロセス蒸気管路内に設けたベント装置のほかに 、上記貯水ドラムから高圧蒸気を抽出して、プロセス蒸気として供給するコ・ジ ェネレーション弁をも備えることを特徴とする蒸気噴射タービン機関において、 一端部を上記ベントに接続するとともに、他端部を上記蒸気導入装置の一部であ る蒸気噴射管路と接続した小直径管を備えることを特徴とする、蒸気噴射ガスタ ービン機関で発生したプロセス蒸気から不凝結ガスを除去する装置。 ２　ａ）室と、 ｂ）上記室内へ空気を導入する圧縮器装置と、ｃ）少なくとも蒸気噴射管路を具 備し、上記室内へ蒸気を導入するための装置と、 ｄ）少なくとも燃焼装置を具備し、上記室の内部で上記空気と蒸気とを加熱する 装置と、 ｅ）空気と燃焼物と蒸気との混合物に応答し、上記混合物の持つエネルギーを機 械エネルギーに変換するタービン装置とを具備し、 ｆ）少なくとも過熱器部と蒸発器部とを具備し、上記タービンから排気された空 気と燃焼物と蒸気との混合物の持つ残留熱エネルギーを循環水と蒸気とに伝達す る逆流式熱交換器装置とを具備し、上記蒸発部が、貯水ドラムと、少なくともプ ロセス蒸気管路とベントとを備えたプロセス蒸気供給装置と、上記貯水ドラムか ら高圧蒸気を抽出してプロセス蒸気として供給するようにするコ・ジェネレーシ ョン弁とを具備することを特徴とする蒸気噴射タービン機関において、上記蒸気 噴射管路を上記プロセス蒸気管路に設けたベントと接続することと、 上記プロセス蒸気管路および貯水ドラム内に存在する不凝結ガスを高圧のプロセ ス蒸気管路から蒸気噴射管路へ、圧力差を利用して、流すことから成り、不凝結 ガスをほぼ完全に除去したプロセス蒸気を供給することを特徴とする、蒸気噴射 ガスタービン機関で発生したプロセス蒸気から不凝結ガスを実質的に除去する方 法。