(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ごみ焼却プラントに併設した発電設備の蒸気タービンと、蒸気タービンより上方且つ遠方に設けられて蒸気タービンからの排気を復水させる空冷式復水器と、蒸気タービンと空冷式復水器との間に設けられて立上げ管と横引き管とを備え蒸気タービンからの排気を空冷式復水器に導く排気管と、排気管の最下位に接続されて排気管からの凝縮水を貯溜する凝縮水タンクと、排気管の最下位を除く排気管の横引き管と凝縮水タンクとの間に設けられて排気管の横引き管に滞留する凝縮水を凝縮水タンクに回収する凝縮水回収管と、から構成した事を特徴とする凝縮水回収装置。
【請求項２】
凝縮水回収管を、排気管の横引き管の下流側に接続すると共に、凝縮水タンクの水面下に接続した請求項１記載の凝縮水回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として発電設備を併設したごみ焼却プラントに適用される凝縮水回収装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ごみ焼却プラントに於ては、益々大型化されていると共に、ごみ焼却に依って発生する熱エネルギーを有効利用して回収する為に、従来の火力発電プラントと同様、蒸気ボイラ（廃熱回収蒸気ボイラ）と蒸気タービンと発電機とを組合わせた発電設備を併設したものが増加している。
【０００３】
而して、この様なごみ焼却プラントに用いられる凝縮水回収装置としては、例えば図２に示すものが知られている。
当該凝縮水回収装置５０は、基本的には、蒸気タービン５１と、蒸気タービン５１より上方且つ遠方に設けられて蒸気タービン５１からの排気Ａを復水させる空冷式復水器５２と、蒸気タービン５１と空冷式復水器５２との間に設けられて立上げ管５３と横引き管５４とを備え蒸気タービン５１からの排気Ａを空冷式復水器５２に導く排気管５５と、排気管５５の最下位に接続されて排気管５５からの凝縮水Ｂを貯溜する凝縮水タンク５６とから構成されている。凝縮水タンク５６には、凝縮水Ｂの水位が所定以上になるとこれを別の復水タンク（図示せず）に送給する為の凝縮水ポンプ５７が設けられている。
【０００４】
発電設備を併設したごみ焼却プラントは、プラントレイアウトの都合上、蒸気タービンが下方（１階又は２階）に、空冷式復水器が上方（高層階）且つ遠方に設置される事が多かった。この為、蒸気タービンから空冷式復水器に至る排気管は、立上げ管、横引き管共に長距離になり、立上げ管で計３０〜４０ｍ、横引き管で計５０〜６０ｍに達する事もあった。この事は、通常の火力発電設備に見られる様な、蒸気タービンと復水器が上下に接近して設置されている場合と著しく状況を異にするものである。又、ごみ焼却プラントでは、その立地条件上、復水器は空冷式とする事が多く、それ自身が大容量である上に、環境上の配慮の為、設置場所が限られ、立上げ管、横引き管共に長距離となる事が必然的となっている。
【０００５】
蒸気タービンからの排気は、排気管を経て空冷式復水器に導入され、ここで、空気に依り冷却されて排気中に含まれている蒸気が凝縮して復水となり、復水タンクへ戻されて再び蒸気ボイラの給水に利用される。
蒸気タービンからの排気は、そのうちの十数パーセント（重量比）が液体（湿分）であり、これは、通常微細粒子状で排気中に分散して気液混合状態で排気管を通過しているが、排気管が長い為にここを通過中に冷却凝縮又は管内壁に衝突して気液分離が起こり、凝縮水として立上げ管の内壁に膜状に付着したり、横引き管の下部に溜まっている。
【０００６】
排気管に滞留する凝縮水は、蒸気タービンの一定負荷の元ではバランスが保たれてその量が増減する事がない。即ち、立上げ管に於ては、凝縮水が管壁に膜状に付着した状態でバランスが保たれて居り、又、横引き管に於ては、排気の流れ方向の下流側になるに連れて凝縮水の水深が増加していく状態でバランスが保たれている。然し、負荷変動とりわけ負荷減少が起こると、仮え負荷変動がさほど大きくなくとも、このバランスが大きく崩れて凝縮水が一挙に上流側の凝縮水タンクに流入する事になる。
【０００７】
ごみ焼却プラントが中・小型の場合は、発電設備を併設する事が少なく、又、併設しても蒸気タービンからの排気管の管径が小さいので、排気管中に滞留する凝縮水の量が少なく、仮えこれが蒸気タービンの負荷変動に依って一挙に排気管を逆流して凝縮水タンクに流入しても、凝縮水タンクに充分な容量が確保されていると共に、凝縮水タンクに付設した凝縮水ポンプの能力にも比較的余裕があるので、プラント運転上に何ら支障を生ずる事がなかった。従って、一挙に排気管を逆流する凝縮水に対して格段の対策を講ずる必要がなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、最近の様に、ごみ焼却プラントが大型化すると、蒸気タービンの排気管の管径が１ｍφ以上、時には１．５ｍφ以上となり、排気管に滞留する凝縮水量が加速度的に増大し、瞬間的に数ｍ３  に達する大量の凝縮水が排気管を逆流して凝縮水タンクに一挙に流れ込む事となり、最早これに対応して技術的且つ経済的に耐え得る容量を持った凝縮水タンク及び凝縮水ポンプを設置するのが困難であった。然も、問題は、単に凝縮水タンクや凝縮水ポンプの容量の問題に留まらず、排気管中を噴流となって逆流する時、管内に激しいウォータハンマリングを起こす等のプラント運転上の支障をもたらす事になり、現実にこの様なトラブルが実稼働プラントに於て起生している。
【０００９】
本発明は、叙上の問題点に鑑み、これを解消する為に創案されたもので、その目的とする処は、蒸気タービンの負荷変動時に於ける排気管に滞留した凝縮水が一挙に逆流する事に依るプラント運転上の支障を防止する様にした凝縮水回収装置を提供するにある。
尚、蒸気タービンと復水器との間の排気管内に圧力制御装置を取付ける提案（実開昭５９−１５３４５６号）が開示されているが、口径が１ｍを越える様な排気管に於ては、この種の方式は経済的、技術的にも当を得ていない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の凝縮水回収装置は、基本的には、ごみ焼却プラントに併設した発電設備の蒸気タービンと、蒸気タービンより上方且つ遠方に設けられて蒸気タービンからの排気を復水させる空冷式復水器と、蒸気タービンと空冷式復水器との間に設けられて立上げ管と横引き管とを備え蒸気タービンからの排気を空冷式復水器に導く排気管と、排気管の最下位に接続されて排気管からの凝縮水を貯溜する凝縮水タンクと、排気管の最下位を除く排気管の横引き管と凝縮水タンクとの間に設けられて排気管の横引き管に滞留する凝縮水を凝縮水タンクに回収する凝縮水回収管と、から構成した事に特徴が存する。
【００１１】
蒸気タービンは、ごみ焼却プラントで発生する高温排ガス中の熱エネルギーを回収する廃熱ボイラからの蒸気に依り回転される。蒸気タービンからの排気は、排気管に依り空冷式復水器に導びかれて復水化され、復水タンクへ戻されて再び蒸気ボイラの給水に利用される。排気管の最下位の凝縮水は、凝縮水タンクに貯溜される。
蒸気タービンの一定負荷での運転中は、排気管の最下位を除く排気管の横引き管に滞留した凝縮水が常に凝縮水回収管を介して凝縮水タンクに回収される。
凝縮水タンクに回収された凝縮水は、その水位が所定以上になると凝縮水ポンプに依り復水タンクに送給されて廃熱ボイラの給水に利用される。
排気管の横引き管に滞留する凝縮水は、常に凝縮水回収管を介して凝縮水タンクに回収されるので、最少に保たれる。
従って、蒸気タービンが負荷変動しても、これに依ってバランスが崩れて一挙に排気管を逆流する凝縮水の量が最少限に抑えられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る凝縮水回収装置を示す概要図である。
【００１３】
凝縮水回収装置１は、蒸気タービン２、空冷式復水器３、排気管４、凝縮水タンク５、凝縮水回収管６とからその主要部が構成されている。
【００１４】
蒸気タービン２は、廃熱ボイラ（図示せず）からの蒸気に依り回転されるもので、この例では、２階に設置されている。
【００１５】
空冷式復水器３は、蒸気タービン２より上方且つ遠方に設けられて蒸気タービン２からの排気Ａを復水させるもので、この例では、二つのものから成り、４階に設置されている。
【００１６】
排気管４は、蒸気タービン２と空冷式復水器３との間に設けられて立上げ管７と横引き管８とを備え蒸気タービン２からの排気Ａを空冷式復水器３に導くもので、この例では、傾斜したものを含む略垂直な五つの立上げ管７ａ〜７ｅと、略水平な六つの横引き管８ａ〜８ｆとから成っている。
【００１７】
凝縮水タンク５は、排気管４の最下位に接続されて排気管４からの凝縮水Ｂを貯溜するもので、この例では、１階に設置されて密閉型のものにしてあり、排気管４の最下位に位置する横引き管８ａの下流側の下部に略垂直な凝縮水管９を介して接続されている。凝縮水タンク５には、凝縮水Ｂの水位が所定以上になるとこれを復水タンク（図示せず）に送給する為の凝縮水ポンプ１０が設けられている。
【００１８】
凝縮水回収管６は、排気管４の最下位を除く排気管４の横引き管８と凝縮水タンク５との間に設けられて排気管４の横引き管８に滞留する凝縮水Ｂを凝縮水タンク５に回収するものであり、この例では、最下位と最上位を除く三つの横引き管８ｂ，８ｃ，８ｄの各下流側の下部に接続された三つのもの６ａ，６ｂ，６ｃにしてあり、これらは途中から一本に集合されて凝縮水タンク５の水面下に接続されている。凝縮水回収管６の管径は、排気管４の管径が１．５ｍφ以上の場合には、１００ｍｍφ以上とし、略１５分の１以上にする事が望ましい。これは、些細な負荷変動でもバランスが大きく崩れて管内に滞留した凝縮水が一挙に噴流する為、通常の小口径の凝縮水回収管では滞留凝縮水を絶えず最小限度に保てない為である。最下位と最上位の横引き管８ａ，８ｅ，８ｆを除いたのは、これらには、凝縮水タンク５や空冷式復水器３が接続されて凝縮水Ｂが滞留する事がないからである。横引き管８ｂ，８ｃ，８ｄの各下流側に接続したのは、これらに滞留する凝縮水Ｂが排気Ａの圧力に依り下流側に向かって上り勾配となり、比較的多く滞留しているからである。尚、横引き管８ｂ，８ｃ，８ｄの何れか、或は全部が極めて長い場合には、６ａ，６ｂ，６ｃは一つでなく、適当に間隔を設けた複数個にする事ができる。凝縮水タンク５の水面下に接続したのは、排気管４の排気Ａの圧力が通常−９０〜−６０ＫＰａ  の減圧状態であるので、同じ負荷を有する処へ導入するのが良いからである。
【００１９】
次に、この様な構成に基づいて、作用を述解する。
蒸気タービン２は、廃熱ボイラからの蒸気に依り回転される。蒸気タービン２からの排気Ａは、排気管４に依り空冷式復水器３に導びかれて復水化され、復水タンクへ戻されて再び廃熱ボイラの給水に利用される。排気管４の最下位に位置する横引き管８ａの凝縮水Ｂは、凝縮水管９を介して凝縮水タンク５に貯溜される。
【００２０】
蒸気タービン２の一定負荷での運転中は、排気管４の横引き管８ｂ，８ｃ，８ｄに滞留した凝縮水Ｂが常に凝縮水回収管６ａ，６ｂ，６ｃを介して凝縮水タンク５の水面下に回収される。
凝縮水タンク５に回収された凝縮水Ｂは、その水位が所定以上になると凝縮水ポンプ１０に依り復水タンクに送給されて廃熱ボイラの給水に利用される。
【００２１】
排気管４の横引き管８ｂ，８ｃ，８ｄに滞留する凝縮水Ｂは、常に凝縮水回収管６ａ，６ｂ，６ｃを介して凝縮水タンク５に回収されるので、最少に保たれる。
従って、蒸気タービン２が負荷変動しても、これに依ってバランスが崩れて一挙に排気管４を逆流する凝縮水Ｂの量が最少限に抑えられる。
排気管４の排気Ａの圧力が通常−９０〜−６０ＫＰａ  の減圧状態であると共に、凝縮水回収管６が凝縮水タンク５の水面下に接続されているので、凝縮水回収管６中の凝縮水Ｂの流動は、落差に依り行なわれる。
【００２２】
尚、凝縮水タンク５は、先の例では、排気管４の横引き管８に接続したが、これに限らず、例えば排気管４の最下位に位置するものが立上げ管７の場合にはこれに接続しても良い。
凝縮水回収管６は、先の例では、最下位と最上位を除く横引き管８の全てに接続したが、これに限らず、例えばこのうちの一部に接続しても良い。
凝縮水回収管６は、先の例では、横引き管８の一箇所に接続したが、これに限らず、例えば複数箇所に接続しても良い。
凝縮水回収管６は、先の例では、複数のものを途中から一本に集合して凝縮水タンク５に接続したが、これに限らず、例えば複数のものを個別に凝縮水タンク５に接続しても良い。
凝縮水回収管６は、先の例では、横引き管８の下流側に接続したが、これに限らず、例えば下流側以外の箇所に接続しても良い。
凝縮水回収管６は、先の例では、横引き管８に対して略１５分の１の管径にしたが、これに限らず、例えばこれ以外の比率にしても良い。
【００２３】
【発明の効果】
以上、既述した如く、本発明に依れば、次の様な優れた効果を奏する事ができる。
（１）  蒸気タービン、空冷式復水器、排気管、凝縮水タンク、凝縮水回収管とで構成し、とりわけ排気管の最下位を除く排気管の横引き管と凝縮水タンクとの間に排気管の横引き管に滞留する凝縮水を凝縮水タンクに回収する凝縮水回収管を設けたので、蒸気タービンの負荷変動時に於ける排気管に滞留した凝縮水の逆流に依るプラント運転上の支障を防止する事ができる。従って、凝縮水タンク及び凝縮水ポンプの容量を技術的及び経済的に不可能な程大きくする事を防止できる。
（２）  排気管の最下位を除く排気管の横引き管と凝縮水タンクとの間に排気管の横引き管に滞留する凝縮水を凝縮水タンクに回収する凝縮水回収管を設けるだけであるので、プラント運転上の支障に依る損害額や凝縮水タンク及び凝縮水ポンプの容量増加に依るコスト増加に比して著しく少ないコストで済み、直ちに実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る凝縮水回収装置を示す概要図。
【図２】従来の凝縮水回収装置を示す概要図。
【符号の説明】
１，５０…凝縮水回収装置、２，５１…蒸気タービン、３，５２…空冷式復水器、４，５５…排気管、５，５６…凝縮水タンク、６…凝縮水回収管、７，５３…立上げ管、８，５４…横引き管、９…凝縮水管、１０，５７…凝縮水ポンプ、Ａ…排気、Ｂ…凝縮水。
【図１】
0003563844.tif 000002
【図２】
0003563844.tif 000003