(57)【要約】  本発明は、水−蒸気混合物を生成する熱伝達システムと、混合物から水と蒸気と分離する手段と、分離された湿り蒸気を乾燥する手段と、を含む工業用ボイラーのための蒸発器システムに関し、必要最低限の水と、少量の蒸気と、水と湿り蒸気とを分離する内部構造と、を含む水平容器と、湿り蒸気を液体から分離して乾燥する内部構造を含む垂直容器と、を含み、水平容器と垂直容器は、分離された湿り蒸気を水平容器８から垂直容器へ運ぶ湿り蒸気配管で相互接続され、水平容器は、熱伝達セクションから水平容器へ混合物を運ぶため熱伝達セクションの出口導管へ接続しかつ水を水平容器から入口導管へ戻すため降水管に接続し、垂直容器は乾燥蒸気を放出するために乾燥蒸気配管に接続する。垂直容器は、液体を垂直容器から熱伝達セクションの入口導管へ戻るように運ぶために、液体排出配管への接続部を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水−蒸気混合物を生成するための熱伝達システムと、前記水−蒸気混合物から水と蒸気とを分離するための手段と、分離された湿り蒸気を乾燥するための手段と、を含む工業用ボイラーのための蒸発器システムであって、
必要最低限の水と、比較的少量の蒸気と、水と湿り蒸気とを分離するための内部構造と、を含む少なくとも１つの水平容器（８）と、
前記湿り蒸気から液体を分離することによって、前記湿り蒸気を所定の値まで乾燥するための内部構造を含む少なくとも１つの垂直容器（１８）と、
を含み、
前記少なくとも１つの水平容器（８）と前記少なくとも１つの垂直容器（１８）とは、少なくとも１つの湿り蒸気配管（１７）によって互いに接続されており、前記少なくとも１つの湿り蒸気配管（１７）を介して、分離された湿り蒸気が、水平容器（８）から垂直容器（１８）へ運ばれ、
前記少なくとも１つの水平容器（８）は、前記少なくとも１つの蒸発器熱伝達セクション（３）から前記水平容器（８）へ水−蒸気混合物を運ぶために、前記熱伝達システムの少なくとも１つの蒸発器熱伝達セクション（３）の出口導管（１６）への接続部を有しており、
前記少なくとも１つの水平容器（８）は、水を前記少なくとも１つの水平容器（８）から前記少なくとも１つの蒸発器熱伝達セクション（３）の入口導管（１０）へ戻るように運ぶために、少なくとも１つの降水管（９）への接続部をさらに有しており、
前記少なくとも１つの垂直容器（１８）は、前記垂直容器（１８）から乾燥蒸気を放出するために少なくとも１つの乾燥蒸気配管（２０）への接続部を有しており、
前記少なくとも１つの垂直容器（１８）は、液体を前記少なくとも１つの垂直容器（１８）から前記少なくとも１つの蒸発器熱伝達セクション（３）の前記入口導管（１０）へ戻るように運ぶために、液体排出配管（１９）への接続部を有していることを特徴とする蒸発器システム。
【請求項２】
前記液体排出配管（１９）は、１つの共通の液体排出パイプを備えており、前記１つの共通の液体排出パイプに、複数の垂直分離器容器（１８）からの分離された液体が収集され、かつ、
前記１つの共通の排出パイプは、液体が前記分離器容器（１８）から前記熱伝達セクションの前記入口導管（１０）へ運ばれる際に無視できる程度の摩擦圧力損失を確実にするのに十分に大きい直径を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の蒸発器システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に基づく工業用ボイラーのための蒸発器システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
その最も基本的な形態において、そうした蒸発器システムは、少なくとも１つの水−蒸気ドラムと、少なくとも１つの蒸発器熱伝達セクションと、それぞれの相互接続配管と、からなる。ドラムからの水は、蒸発器熱伝達セクションに運ばれ、当該蒸発器熱伝達セクションで部分的に蒸発される。そのようにして生成された水−蒸気混合物は、ドラムに戻るように運ばれ、当該ドラムで蒸気が水から分離され、分離された蒸気が乾燥される。蒸発器システムにおける他の接続部は、給水供給と蒸気抽出とのためのものである。従来では、そうした水−蒸気ドラムは、果たすべき機能のために比較的大きな直径を有する容器である。当該容器は、ドラムへの給水供給が一時的に中断された場合に、ボイラーの蒸気生成を保証するために特に必要な最小限の量の水を収容するように設計されている。当該容器は、特に、蒸気抽出時に保証された蒸気純度を実現するために、水−蒸気分離器および蒸気乾燥器のためのスペースを有するために必要な、かつボイラーの起動中、停止中、および他の負荷変動中に熱伝達セクションに収容されている水の変動量を補うために推移する水位のためのスペースを有するために必要な、最小限の量の蒸気を含むように設計されている。
【０００３】
上述のドラムとは反対に、例えば特許文献１から公知のさらに展開された蒸発器システムは、２つの容器を備える。水平容器は、水と湿り蒸気とを分離するよう設計されており、垂直容器は、この湿り蒸気を乾燥させるよう設計されている。水平容器および垂直容器は、湿り蒸気配管によって互いに接続されており、当該配管を介して、分離された湿り蒸気が、水平容器から垂直容器に運ばれる。付加的なパイプは、水平容器を熱伝達セクションに接続する。特許文献１に開示されているような実施形態は、付加的な配管を備えており、当該配管を介して、垂直容器内で分離された水は、水平容器へ直接戻るように運ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１  ５２６  ３３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、本発明の目的は、さらに詳細な蒸発器システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、この目的は請求項１に基づく蒸発器システムによって達成される。
【０００７】
垂直容器から蒸発器熱伝達セクションの少なくとも１つの入口導管へ戻るよう液体を運んだ結果、循環する蒸発器熱伝達セクションによって与えられる駆動力が使用される。したがって、垂直容器内の液位は、分離された液体を蒸発器システムに強制的に還流させるのに必要な圧力を作り出すために、水平容器内の水位より高くなる必要はない。実際に、垂直容器内の液位は、水平容器内の水位よりも低くすることが可能であり、垂直容器と熱伝達セクションの入口導管との間の液体排出配管内でも低下させることが可能である。これは、液体が垂直容器から例えば下流の過熱器システムへ持ちこまれる（キャリーオーバーされる）リスクをさらに低減する。
【０００８】
好ましい実施形態では、液体排出配管は、１つの共通液体排出パイプを備えており、当該１つの共通液体排出パイプに、複数の垂直分離器容器からの分離された液体が収集され、この１つの共通液体排出パイプは、液体が分離器容器から熱伝達セクションの入口導管へ運ばれる際に無視できる程度の摩擦圧力損失を確実にするのに十分に大きい直径を有するものである。
【０００９】
ここで、本発明について、添付の図面を参照してさらに詳細に説明する。当該図面は、本発明の範囲を限定することなく、本発明の実際的な実施形態の一例のみを示す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の特定の好ましい実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
特許文献１から公知のものとほぼ同様に、本発明の蒸発器システムもまた、加熱ガス流２を案内する略水平のガス導管１内に埋め込まれかつ当該ガス導管１内に少なくとも部分的に位置決めされている。蒸発器システムは、ガス流２からの熱を、蒸発器システムを通って流れる流動媒体に伝達するよう設計されている。蒸発器システムは少なくとも１つの蒸発器熱伝達セクション３を有しており、蒸発器熱伝達セクション３は、略垂直に延在する複数の熱伝達チューブ１３を備える。典型的には、そうした熱伝達チューブ１３は、加熱ガス２の流れ方向を横切る方向にある熱伝達チューブ１３のアレイを有するマトリックス状に配置されている。熱伝達セクション３は、流動媒体としての典型的には水を当該水が部分的に蒸発される熱伝達チューブ１３に供給するための少なくとも１つの入口導管１０と、一次的な水と湿り蒸気との分離のために、水と湿り蒸気とからなる二相混合物としての流動媒体を少なくとも１つの水平容器８に移送するための少なくとも１つの出口導管１６と、流体連通している。そうした水平分離器容器８はまた、水を少なくとも１つの水平容器８から入口導管１０へ戻るように運ぶために、入口導管１０に接続されている。水平分離器容器８はまた、分離された水を水平容器８から蒸発器熱伝達セクションの入口導管１０に戻るように運ぶために、少なくとも１つの出口導管１６と流体連通している。さらに、水平容器８は、二次的な気液分離（乾燥）のために、分離された飽和気相流動媒体（典型的には湿り蒸気）を少なくとも１つの垂直容器１８へ移送するために、少なくとも１つの湿り蒸気配管１７と流体連通している。蒸発器熱伝達セクションの上方領域には、一次的な気液分離のための水平容器８が配置されている。垂直分離器容器１８は、水平容器８から、分離された湿り蒸気を受け取る。垂直分離器容器１８はまた、下流の過熱器システムへの乾燥蒸気を抽出するために、少なくとも１つの出口導管２０と流体連通している。垂直容器１８への湿り蒸気配管１７の入口導管１７は、垂直容器１８の液位面より上に配置されている。さらに、垂直分離器容器１８の分離蒸気出口導管２０の接続部は、水平分離器容器８の液位より上に配置されている。
【００１２】
特許文献１から工業用ボイラーのための蒸発器システムが公知となっており、当該蒸発器システムは、垂直容器の底部と水平容器との間に配管をさらに含み、この配管を通して、垂直容器１８で分離された水は、水平容器８へ戻るように運ばれる。この公知の実施形態の欠点は、相互接続する蒸気導管および垂直分離器容器の内部構造にわたって流れによって引き起こされる摩擦圧力損失が、垂直容器内の水位を上昇させる可能性があること、である。
垂直容器内の水位が上昇すると、乾燥蒸気とともにある程度の水が持ちこまれることがあり、そのため垂直容器の乾燥能力が低下することがある。
【００１３】
本発明は、特許文献１の図面に記載されるような配管に代わる配管に焦点を当てたものである。ここで、垂直容器１８からの分離された液体は、液体排出配管１９を通って蒸発器熱伝達セクション３の入口導管１０に戻るように送られる。ここから、液体排出配管１９と水平分離器容器８からの降水管９との両方は、蒸発器熱伝達セクション３の入口導管１０に接続されており、液体排出配管１９および降水管９の両方における媒体は、流体連通している。熱がガス２から熱伝達チューブ１３内の流動媒体に伝達されない場合、熱伝達チューブ１３内の流動媒体の密度は、液体排出配管１９および降水管９内の流動媒体の密度と同じであり、また水平容器８内の水位は、垂直容器１８内の液位と同じである。熱がガス２からチューブ１３内の流動媒体に伝達される場合、熱伝達チューブ１３内の流動媒体は、部分的に蒸発され、かつ熱伝達チューブ１３内の流動媒体の平均密度は、降水管９内の流動媒体および液体排出配管１９内の流動媒体の密度よりも低くなる。重力の影響下で、流動媒体は降水管９を通って下方に流れ始め、熱伝達チューブ１３内で生成された湿り蒸気と水との混合物は上方に流れ始める。この混合物は水平容器８内へ向けて流れ、当該水平容器８において湿り蒸気は最初に水から分離され、次に垂直容器１８に向けて流れる。残りの水は、流動媒体の喪失を補償するために供給されて、降水管９内へ向けて流れる。この補償のための流れは、水平容器８内の水位が低下しないことを保証する。降水管９を通る水の流動媒体の実質的な流れは、摩擦圧力降下を誘発し、それは水柱の重力水頭に対抗する。結果的に、降水管９を通って流れる水によって加えられる正味の流体静力学的な水頭が減少する。垂直容器１８からの液体排出配管１９内の液体流動媒体はまた、熱伝達セクション３の入口導管１０へ向けて下方に流れる傾向がある。なお、利用可能な唯一の液体流動媒体は、垂直容器１８に入る蒸気から液体を二次的に分離することによるものである。実質的な下方への流れが液体排出配管１９に定められることはなく、それゆえ有効な摩擦圧力損失が重力水頭に対抗することはない。垂直容器１８内の液位は、降水管９を通って流れる液体によって与えられる正味の流体静力学的な水頭のバランスをとるために低下せざるを得ない。相互接続する液体排出配管１９と垂直容器１８の内部構造とにわたる摩擦水頭損失を差し引いた降水管９内の摩擦水頭損失は、垂直容器の液位と水平容器の液位との間の位置水頭に等しい。垂直分離器容器１８内の液位の低下は、液体が乾燥蒸気配管２０を越えて乾燥蒸気とともに持ちこまれるのを防止する。降水管９内の摩擦水頭損失が相互接続する蒸気導管と垂直分離器の内部構造とにわたる摩擦水頭損失を超えた場合、垂直容器１８内の液位は、水平容器８内の液位より下に低下する。実際の垂直容器１８の構成および水平容器８に対するこの容器の空間配置に応じて、実際の液位は、液体排出配管１９まで低下可能である。この状態は本発明の目的と一致する。本発明では、熱伝達セクション３は底部に供給されるものであり、これは、入口導管１０が熱伝達セクション３の下方領域に配置されていることを意味する。出口導管１６は熱伝達セクションの上方領域に配置されている。
【００１４】
図は、本発明の特定の好ましい実施形態の概略図である。ここで、蒸発器システムは、略水平のガス導管１内に少なくとも部分的に位置決めされた少なくとも１つの蒸発器熱伝達セクション３を備える。矢印２で示される加熱ガスは、長さ方向においてガス導管１を通って流れる。液体流動媒体は、１つ以上の供給導管７によって一次水平容器８に供給される。降水管９を介して、水は、入口導管１０へ流れ、そして分配マニホルド１１および分配ヘッダ１２を通って、流動媒体として蒸発器熱伝達セクション３へ流れる。流動媒体は、単相の液体として蒸発器熱伝達セクション３に入る。流動媒体は、加熱ガス２によって加熱され、湿り蒸気と水との二相混合物として放出される。蒸発器熱伝達セクション３の上方領域において、この混合物は、収集ヘッダ１４および収集マニホルド１５を介して収集され、出口導管１６を介して運ばれる。二相混合物は水平容器８へ放出される。水平容器８内で、混合物は水と湿り蒸気とに分けられる。水は降水管９に放出され、湿り蒸気は湿り蒸気配管１７を通って垂直容器１８に放出される。垂直容器１８内で、残りの液体が乾燥蒸気から分離される。液相の流動媒体は、蒸発器熱伝達セクション３へ戻るように、液体排出配管１９を通って入口導管１０と分配マニホルド１１と分配ヘッダ１２とに放出される。
【符号の説明】
【００１５】
１  ガス導管
２  加熱ガス
３  蒸発器熱伝達セクション
７  供給導管
８  水平分離器容器
９  降水管
１０  熱伝達セクションの入口導管
１１  分配マニホルド
１２  分配ヘッダ
１３  熱伝達チューブ
１４  収集ヘッダ
１５  収集マニホルド
１６  熱伝達セクションの出口導管
１７  湿り蒸気配管
１８  垂直分離器容器
１９  液体排出配管
２０  乾燥蒸気配管
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年8月21日(2019.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水−蒸気混合物を生成するための熱伝達システムと、前記水−蒸気混合物から水と蒸気とを分離するための手段と、分離された湿り蒸気を乾燥するための手段と、を含む工業用ボイラーのための蒸発器システムであって、
少なくとも１つの水平容器（８）であって、前記水平容器（８）への給水が一時的に中断された場合に利用される水および蒸気と、水と湿り蒸気とを分離するための内部構造と、を含む少なくとも１つの水平容器（８）と、
前記湿り蒸気から液体を分離することによって、前記湿り蒸気を所定の値まで乾燥するための内部構造を含む少なくとも１つの垂直容器（１８）と、
を含み、
前記少なくとも１つの水平容器（８）と前記少なくとも１つの垂直容器（１８）とは、少なくとも１つの湿り蒸気配管（１７）によって互いに接続されており、前記少なくとも１つの湿り蒸気配管（１７）を介して、分離された湿り蒸気が、水平容器（８）から垂直容器（１８）へ運ばれ、
前記少なくとも１つの水平容器（８）は、前記少なくとも１つの蒸発器熱伝達セクション（３）から前記水平容器（８）へ水−蒸気混合物を運ぶために、前記熱伝達システムの少なくとも１つの蒸発器熱伝達セクション（３）の出口導管（１６）への接続部を有しており、
前記少なくとも１つの水平容器（８）は、水を前記少なくとも１つの水平容器（８）から前記少なくとも１つの蒸発器熱伝達セクション（３）の入口導管（１０）へ戻るように運ぶために、少なくとも１つの降水管（９）への接続部をさらに有しており、
前記少なくとも１つの垂直容器（１８）は、前記垂直容器（１８）から乾燥蒸気を放出するために少なくとも１つの乾燥蒸気配管（２０）への接続部を有しており、
前記少なくとも１つの垂直容器（１８）は、液体を前記少なくとも１つの垂直容器（１８）から前記少なくとも１つの蒸発器熱伝達セクション（３）の前記入口導管（１０）へ戻るように運ぶために、液体排出配管（１９）への接続部を有していることを特徴とする蒸発器システム。
【請求項２】
前記液体排出配管（１９）は、１つの共通の液体排出パイプを備えており、前記１つの共通の液体排出パイプに、複数の垂直容器（１８）からの分離された液体が収集され、かつ、
前記１つの共通の排出パイプは、液体が前記垂直容器（１８）から前記蒸発器熱伝達セクションの前記入口導管（１０）へ運ばれる際に前記垂直容器（１８）の水位の上昇を引き起こさないように摩擦圧力損失を低下できる直径を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の蒸発器システム。
【国際調査報告】
2019533129.tif 000004
2019533129.tif 000005