(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン翼を冷却するためにタービン車室に冷却媒体を送る冷却媒体供給路と、冷却後の高温となった冷却媒体を前記タービン車室から排出する冷却媒体排出路とを備えたタービン翼へのスケール付着防止装置において、
前記冷却媒体供給路には清水等のタービン復水系統外の冷却水を蓄積する冷却水タンクと、該冷却水タンクへの流路を開閉するソレノイドバルブと、該冷却水タンクに蓄積された冷却水をタービン車室に向けて送り出すポンプとを配設し、さらに前記冷却水タンクに蓄積された冷却水量を検知して前記ソレノイドバルブを作動するレベルスイッチを設けるとともに、前記冷却媒体排出路をタービン復水系統外に接続して、常時外部から所要量の冷却水を冷却タンクに供給可能に構成したことを特徴とするタービン翼へのスケール付着防止装置。
【請求項２】
タービン翼を冷却するためにタービン車室に冷却媒体を送る冷却媒体供給路と、冷却後の高温となった冷却媒体を前記タービン車室から排出する冷却媒体排出路とを備えるタービン翼へのスケール付着防止装置において、
前記冷却媒体供給路と冷却媒体排出路とを接続して循環路を形成し、さらに前記冷却媒体供給路側には、清水等のタービン復水系統外の冷却水をタービン車室に向けて送り出すポンプと、該ポンプにより送り出された冷却水をタービン復水により冷却する熱交換器とを接続すると共に、
前記循環路の入口に前記冷却水を蓄積する冷却水タンクと、該冷却水タンクへの流路を開閉するソレノイドバルブと、該冷却水タンクに蓄積された冷却水量を検知するレベルスイッチとを設け、冷却媒体としての冷却水の蒸発等による不足分を前記冷却水タンクから前記循環路に補給可能に構成したことを特徴とするタービン翼へのスケール付着防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタービン翼へのスケール付着防止装置に関し、さらに詳細に言えば地熱タービンなどの静翼、特にノズル板を冷却してスケールの付着を防止するためのタービン翼へのスケール付着防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地熱発電は、地下から噴出する蒸気、あるいは熱水からの分離蒸気をタービンに導入して発電を行なうものであるが、これら蒸気や熱水は長期にわたり地中に貯留されていたために、二酸化炭素を主成分とし、硫化水素、メタン、水素、アンモニア、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、硫酸、塩酸等のガスや溶液など種々の化学物質を不純物として含んでいる。
このため、地熱タービンでは蒸気中に含まれる不純物、特に塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、硫酸などが、蒸気タービンの第１段のノズル板や静翼の出口部に析出して付着し、蒸気通路を閉塞する等の問題が生じた。
【０００３】
このような問題を解決するために、静翼のノズル板に冷却水を通して静翼を構成するメタル（例えば１１．２５Ｃｒ−１Ｍｏ−Ｖ−Ｎｂ鍛鋼、１２Ｃｒ鍛鋼など  ）の温度を下げることが有効であり、かかる冷却はタービン車室内で行なわれていた。
このためには、図３に示すように、タービン車室１に冷却媒体を導く冷却媒体供給路２には、タービン軸受の潤滑オイル冷却管入口４に接続されるとともに、冷却後の高温となった冷却媒体を車室１から排出する冷却媒体排出路５をタービン軸受の潤滑オイル冷却管出口６に接続していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来のタービン翼へのスケール付着防止装置では以下のような課題があった。
すなわち、図３では潤滑オイル冷却管入口３から冷却水が入口弁７を経てタービン車室１に供給され、該タービン車室１内で静翼のノズル板を循環して冷却した冷却水は、出口弁８を経て潤滑オイル冷却管出口６に戻されるようになっていたが、この冷却水には、図示しないコンデンサ（復水器）へ蒸気タービンの排気を導入して冷却管と接触させて冷却凝縮して復水し、コンデンサ内の圧力、すなわち蒸気タービンの出口圧力を大気圧以下にして蒸気タービンの出力と熱効率を大きくするためのタービン復水を用いていた。そのため、冷却水中に含まれる前記の不純物が静翼のノズル板の内部にスケールとして蓄積され、ノズル通路を閉塞することになり、タービンの静翼の温度を下げることができなかった。
【０００５】
そこで冷却水には清水を用いることが望ましいが、地熱発電所はその立地条件のもとでは、必ずしも所要量の清水が得られるとは限らない。また、例え清水が十分確保されてタービン軸の冷却用に清水を使用することが可能であるとしても、清水を一旦冷却してから供給する必要があり、清水冷却用のクーラやそのための付帯工事などが必要となるため、コスト高になることは避けられなかった。
【０００６】
したがって、清水が確保されても、タービン軸受の潤滑オイルクーラの冷却水として、前述のようにタービン排気をコンデンサ内で凝縮されたタービン復水を使用することが多く、このために、静翼にスケールが発生するのを防止することは困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、かかる課題を解決するためになされたもので、タービンの静翼、特にノズル板の冷却にタービン復水系統外からの清水を用いるとともに、少ない清水量でも所期の目的を達成することができるようなタービン翼へのスケール付着防止装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明はタービン翼へのスケール付着防止装置であり、前述した技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、本発明に係るタービン翼へのスケール付着防止装置は、タービン翼を冷却するためにタービン車室に冷却媒体を送る冷却媒体供給路と、冷却後の高温となった冷却媒体を前記タービン車室から排出する冷却媒体排出路とを備えたタービン翼へのスケール付着防止装置において、
前記冷却媒体供給路には清水等のタービン復水系統外の冷却水を蓄積する冷却水タンクと、該冷却水タンクへの流路を開閉するソレノイドバルブと、該冷却水タンクに蓄積された冷却水をタービン車室に向けて送り出すポンプとを配設し、さらに前記冷却水タンクに蓄積された冷却水量を検知して前記ソレノイドバルブを作動するレベルスイッチを設けるとともに、前記冷却媒体排出路をタービン復水系統外に接続して、常時外部から所要量の冷却水を冷却タンクに供給可能に構成したことを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明のタービン翼へのスケール付着防止装置は、タービン翼を冷却するためにタービン車室に冷却媒体を送る冷却媒体供給路と、冷却後の高温となった冷却媒体を前記タービン車室から排出する冷却媒体排出路とを備えるタービン翼へのスケール付着防止装置において、
前記冷却媒体供給路と冷却媒体排出路とを接続して循環路を形成し、さらに前記冷却媒体供給路側には、清水等のタービン復水系統外の冷却水をタービン車室に向けて送り出すポンプと、該ポンプにより送り出された冷却水をタービン復水により冷却する熱交換器とを接続すると共に、
前記循環路の入口に前記冷却水を蓄積する冷却水タンクと、該冷却水タンクへの流路を開閉するソレノイドバルブと、該冷却水タンクに蓄積された冷却水量を検知するレベルスイッチとを設け、冷却媒体としての冷却水の蒸発等による不足分を前記冷却水タンクから前記循環路に補給可能に構成したことを特徴とする。
【００１０】
尚、本発明において、前記熱交換器には、タービン排気をコンデンサ内で凝縮されたタービン復水を使用するが、タービン軸の軸受潤滑オイルの冷却媒体として用いられるタービン復水を使用することができる。
さらに、前記冷却水タンクは通常の大きさのものを使用することができるが、冷却水の容量が小さなスタンドパイプを用いることが好ましい。
【００１１】
（作用）
本発明のタービン翼へのスケール付着防止装置によると、タービン車室１でタービン翼の冷却を行なうには、タービン復水系統外の冷却水である清水を冷却水タンク１０からポンプ１５によって吸い上げ、タービン車室１に供給して、タービン車室１内でタービンのノズル板を冷却する。冷却による奪熱により高温となった清水はタービン復水系統外に排出される。
また、レベルスイッチを作動させて清水を冷却水タンク１０に供給して蓄積を行ない、冷却水タンク１０に常時一定量の冷却水を蓄積しておき、常時冷却水を冷却媒体供給路に供給する（請求項１記載の発明）。
【００１２】
さらに、冷却媒体である清水はタービン復水系統外からソレノイドバルブ９を経てスタンドパイプ１０ａに入り、ポンプ１５によって吸い上げて、タービン車室１に供給し、タービン車室１内で静翼のノズル板を冷却する。
冷却による奪熱により高温となった清水は冷却媒体排出路から再び冷却媒体供給路に環流され、ポンプ１５により吸い上げられて循環路３０を循環する。また、冷却後に高温となった清水は、熱交換器４０においてタービン復水により冷却され、再びタービン車室１に送られてタービンのノズル板を冷却する。循環路３０内で蒸発等により循環する清水の量が不足すると、冷却水タンクに貯蔵されていた清水が循環路３０に補給されて不足分を補う（請求項２記載の発明）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のタービン翼へのスケール付着防止装置を図面に示される実施形態についてさらに詳細に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１４】
図１に基づいて本発明の第１の実施形態に係るタービン翼へのスケール付着防止装置を説明する。タービン車室１に冷却媒体を導く冷却媒体供給路２が入口弁７を介して接続されていて、車室１の内部において図示しないタービン翼、特に静翼、なかんずく静翼のノズル板を冷却するようになっている。さらに、タービン車室１には冷却後に高温となった冷却媒体をタービン車室１から排出する冷却媒体排出路５が接続されている。
【００１５】
冷却媒体供給路２には冷却水タンク１０が接続されていて、該冷却水タンク１０には冷却水としての清水がソレノイドバルブ９を経て導かれ収容されている。冷却タンク１０にはレベルスイッチ２０が接続されており、該レベルスイッチ２０は冷却水タンク１０における清水の下方レベルを検知する下方レベルスイッチ２０ａと、上方のレベルを検知する上方レベルスイッチ２０ｂから構成されている。さらに、冷却媒体供給路２にはポンプ入口弁１１を経てポンプ１５が配設されていて、清水を吸い上げてタービン車室１に清水を送り出すようになっている。
【００１６】
ポンプ１５の出口側にはストレーナ１３が接続されていて、ポンプ１５から送り出された清水に冷却水タンク１０などで異物が混入した場合にこのような異物の除去を行なうようになっている。しかし、このストレーナ１３は必須の構成要素ではなく、これを省略することができることは言うまでもない。ストレーナ１３に続いてポンプ出口弁１２が設けられており、冷却媒体供給路２には入口弁７を介してタービン車室１が接続されている。
【００１７】
前記冷却媒体排出路５は出口弁８を介してタービン車室１に接続し、さらにタービン復水付系統外の清水回収ライン１４に接続していて、冷却後に高温となった冷却媒体である清水を排出するようになっている。
【００１８】
本発明の第１の実施形態のタービン翼へのスケール付着防止装置の作用を説明すると、タービン車室１でタービン翼の冷却を行なうには、タービン復水系統外から冷却水としての清水を冷却水タンク１０からポンプ入口弁１１を経てポンプ１５によって吸い上げ、ストレーナ１３とポンプ入口弁１２を介してタービン車室１に供給する。清水はタービン車室１内で図示しないタービンのノズル板を冷却する。この冷却により高温となった清水は、出口弁８を経てタービン復水系統外の清水回収ライン１４に排出される。
【００１９】
また、冷水タンク１０内において下方レベルスイッチ２０ａがＯＦＦのときにはソレノイドバルブ９が作動して清水を冷却水タンク１０に供給して蓄積を行なう。上方レベルスイッチ２０ｂがＯＮ（この場合、下方レベルスイッチ２０ａもＯＮ状態）になったところで、ソレノイドバルブ９を閉鎖して冷却水タンク１０への清水の供給を停止する。このため、冷却水タンク１０には所定量の清水が確保される。冷却媒体供給路２に清水が送られて冷却水タンク１０の水位が下がって上方レベルスイッチ２０ｂがＯＦＦになったら、再度ソレノイドバルブ９を開いて、冷却水タンク１０に冷却水である清水を供給する。このため、冷却水タンク１０には、常時一定量の冷却水が蓄積される。
【００２０】
上記のようにタービン復水を用いることなく、タービン室内で静翼の冷却が行なわれるので、タービン排気の凝縮された水中に含まれる不純物により静翼にスケールが発生することが防止され、スケールによる蒸気通路を閉鎖するような問題の発生は防止される。そして、常時、所要量に相当する清水を冷却水タンク１０内に保持して供給可能となる。
【００２１】
図２に基づいて本発明の第２の実施形態に係るタービン翼へのスケール付着防止装置を説明する。なお、前述の第１の実施形態と共通の構成部分には同一符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００２２】
本実施形態では、タービン車室１に冷却媒体を導く冷却媒体供給路２と、冷却後に高温となった冷却媒体をタービン車室１から排出する冷却媒体排出路５とが接続されて循環路３０を形成している。
さらに、冷却媒体供給路２には、冷却媒体としての清水をタービン車室１に向けて送り出すポンプ１５と、熱交換器４０とが接続されていて、熱交換器４０ではポンプ１５により送り出された冷却媒体を冷却するようになっている。
【００２３】
熱交換器４０には、タービン排気をコンデンサ内で凝縮して得られたタービン復水を使用している。このタービン復水は本実施の形態では、タービン軸の軸受潤滑オイル冷却媒体に用いられるタービン復水を潤滑オイル冷却管入口３から熱交換器４０に送り込んで冷却媒体である清水を冷却した後、高温になったタービン復水を潤滑オイル冷却管出口６に環流させている。
【００２４】
循環路３０の入口側には冷却媒体としての清水を蓄積する冷却水タンクであるが通常の冷却水タンクよりも小容量のスタンドパイプ１０ａが立設されている。このスタンドパイプ１０ａはソレノイドバルブ９によってスタンドパイプ１０ａへの流路を開閉するようになっている。
スタンドパイプ１０ａにはレベルスイッチ２０が接続されており、該レベルスイッチ２０はスタンドパイプ１０ａにおける清水の下方レベルを検知する下方レベルスイッチ２０ａと上方のレベルを検知する上方レベルスイッチ２０ｂから構成されている。
【００２５】
本発明の第２の実施形態のタービン翼へのスケール付着防止装置の作用を説明する。冷却媒体である清水はタービン復水系統外からソレノイドバルブ９を経てスタンドパイプ１０ａに入り、さらにポンプ入口弁１１を経てポンプ１５によって吸い上げられる。また、清水はストレーナ１３で異物を除去され、ポンプ入口弁１２及び入口弁７を介してタービン車室１に供給され、タービン車室１内で図示しないタービンのノズル板を冷却する。
【００２６】
冷却により高温となった清水は出口弁８を経て冷却媒体排出路５から再び冷却媒体供給路２に環流する。さらに、排出された清水は再びポンプ１５により吸い上げられて循環路３０を循環する。また、前記のように冷却後に高温となった清水は、熱交換器４０においてタービン復水により冷却され、再びタービン車室１に送られて図示しないタービンのノズル板を冷却する。
【００２７】
上記のように、熱交換器４０で清水を冷却するには、タービン復水を軸受潤滑オイルを冷却するために用いる潤滑オイル冷却管入口３から導き、熱交換を行なって高温になったタービン復水を潤滑オイル冷却管出口６に再び戻す。
さらに、循環路３０内で蒸発等により循環する清水の量が不足すると、スタンドパイプ１０ａに貯蔵されていた清水が循環路３０に補給されて不足分を補う。また、スタンドパイプ１０ａの水量は、前述の第１の実施形態と同様に下方レベルスイッチ２０ａと上方レベルスイッチ２０ｂの作用によってソレノイドバルブ９を制御することにより、タービン復水系統外から清水を得る。
【００２８】
本発明の第２実施形態によれば、前記第１の実施形態と同じくタービン排気の凝縮された水中に含まれる不純物によって静翼にスケールが発生することが防止されるという効果に加えて、循環路３０を形成するので循環路３０内の冷却媒体としての清水は、蒸発などによる不足分を補うだけでよいので、清水は僅かな水量しか使用しない。このために、発電所の立地条件などの要因に左右されずに安定的なタービン翼へのスケール付着防止を行なうことができる。
【００２９】
また、冷却水タンクとして小容量のスタンドパイプ１０ａを使用することができるから、機器のコストを低く抑えることができるばかりでなく、循環路３０内の清水の保有水量の僅かな変化でも確実に把握でき、循環路内の保有水量管理の感度を高めることができる。
【００３０】
さらに、タービン翼の冷却のために熱交換器４０を使用するので、冷却媒体としての清水の冷却が確実になり、不純物による静翼にスケールの発生が確実に防止される。しかも、熱交換器４０に用いられる低温流体にはタービン復水を用いるので、特別に冷却用のクーラやそのための付帯工事など不要になる。しかも、交換器内部にスケールの付着が生じても、熱交換器であれば、分解や洗浄が容易であり、重要な問題を惹起することは少ない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、
１）タービン排気が凝縮された水中に含まれる不純物による静翼の内部にスケールとして蓄積して通路を閉塞するということ、及び静翼の出口部へのスケールの付着が確実に防止される。
【００３２】
さらに、請求項２記載の発明によれば、前記の効果に加えて、
２）循環路内の清水は蒸発等による僅かな不足分を補う程度でよく、地熱発電所の立地条件などの要因に左右されることはない。
３）清水は僅かな補給をする程度であるから、大型の冷却水タンクを要することがなく、タンクの小型化が可能になる。
４）熱交換器にはタービン復水を用いるので、クーラやそのための付帯工事が不要となり、低コストで実施することできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の概略構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の概略構成図である。
【図３】従来のタービン翼へのスケール付着防止装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１  タービン車室
２  冷却媒体供給路
５  冷却媒体排出路
９  ソレノイドバルブ
１０  冷却水タンク
１０ａ  スタンドパイプ（冷却水タンク）
１５  ポンプ
２０  レベルスイッチ
３０  循環路
４０  熱交換器
【図１】
0003600440.tif 000002
【図２】
0003600440.tif 000003
【図３】
0003600440.tif 000004