(57)【要約】【課題】水冷式熱交換器の冷却水として工業用水を用いることができ、メンテナンス頻度を低減することができる発電設備用サンプリング装置を提供する。【解決手段】発電設備の水系統又は蒸気系統内の２００℃を越える高温高圧の水又は蒸気を分析するためにサンプリングする発電設備用サンプリング装置において、冷却ファン１０で生起された冷却風との熱交換により、サンプリング水又はサンプリング蒸気を２００℃以下となるまで冷却する空冷式の熱交換器４と、冷却水との熱交換により、空冷式冷却器４で冷却されたサンプリング水又はサンプリング蒸気を３０〜５０℃程度となるまで冷却する水冷式の熱交換器５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電設備の水系統又は蒸気系統内の２００℃を越える高温高圧の水又は蒸気を分析するためにサンプリングする発電設備用サンプリング装置において、
冷却ファンで生起された冷却風との熱交換により、サンプリング水又はサンプリング蒸気を２００℃以下となるまで冷却する空冷式の熱交換器と、
冷却水との熱交換により、前記空冷式冷却器で冷却されたサンプリング水又はサンプリング蒸気を３０〜５０℃程度となるまで冷却する水冷式の熱交換器とを備えたことを特徴とする発電設備用サンプリング装置。
【請求項２】
請求項１記載の発電設備用サンプリング装置において、
前記水冷式熱交換器又は前記空冷式熱交換器の上流側に設けられ、サンプリング水又はサンプリング蒸気の温度を検出する検出器と、
前記検出器で検出された温度に基づき、前記水冷式熱交換器に導入するサンプリング水又はサンプリング蒸気の温度が２００℃以下となるように、前記冷却ファンの回転数を可変制御する制御器とを備えたことを特徴とする発電設備用サンプリング装置。
【請求項３】
請求項１記載の発電設備用サンプリング装置において、
前記水冷式熱交換器又は前記空冷式熱交換器の上流側に設けられ、サンプリング水又はサンプリング蒸気の流れの有無を検出する検出器と、
前記検出器でサンプリング水又はサンプリング蒸気の流れが検出された場合に前記冷却ファンを駆動し、前記検出器でサンプリング水又はサンプリング蒸気の流れが検出されない場合に前記冷却ファンを停止する制御器とを備えたことを特徴とする発電設備用サンプリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電設備の水系統又は蒸気系統内の高温高圧の水又は蒸気を分析するためにサンプリングする発電設備用サンプリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電設備においては、配管や機器の破損防止を目的として、水系統又は蒸気系統内の高温高圧の水又は蒸気をサンプリングし、このサンプリング水又はサンプリング蒸気のｐＨ、溶存酸素量、導電率、又はシリカ含有量などを測定している。詳細には、例えば、発電設備の水系統又は蒸気系統の母管にサンプリング配管を接続し、このサンプリング配管からのサンプリング水又はサンプリング蒸気を水冷式の熱交換器で冷却し、分析装置で測定している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平０３−５９０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。すなわち、上記従来技術では、水冷式熱交換器に導入するサンプリング水又はサンプリング蒸気の温度が２００℃を超えると、冷却水として工業用水（例えば冷却塔冷却水など）を用いた場合に、熱交換器の伝熱面において冷却水中の不純物（カルシウム等）が析出してスケールが発生する。このスケールの発生によって熱交換器の冷却性能が落ちたり水漏れ等が生じたりするので、例えば１ヶ月毎にメンテナンス（清掃）を行う必要があった。かといって、冷却水として工業用水ではなく純水を用いた場合には設備コストが高くなる。
【０００５】
本発明の目的は、水冷式熱交換器の冷却水として工業用水を用いることができ、メンテナンス頻度を低減することができる発電設備用サンプリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、発電設備の水系統又は蒸気系統内の２００℃を越える高温高圧の水又は蒸気を分析するためにサンプリングする発電設備用サンプリング装置において、冷却ファンで生起された冷却風との熱交換により、サンプリング水又はサンプリング蒸気を２００℃以下となるまで冷却する空冷式の熱交換器と、冷却水との熱交換により、前記空冷式冷却器で冷却されたサンプリング水又はサンプリング蒸気を３０〜５０℃程度となるまで冷却する水冷式の熱交換器とを備える。
【０００７】
本発明においては、サンプリング水又はサンプリング蒸気を２００℃以下となるまで空冷式熱交換器で冷却してから水冷式熱交換器に導入するので、水冷式熱交換器の伝熱面が高温となるのを防ぎ、伝熱面に冷却水中の不純物（炭酸カルシウム等）が析出してスケールが発生するのを抑えることができる。したがって、本発明においては、水冷式熱交換器の冷却水として工業用水を用いることができ、メンテナンス頻度を低減することができる。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記水冷式熱交換器又は前記空冷式熱交換器の上流側に設けられ、サンプリング水又はサンプリング蒸気の温度を検出する検出器と、前記検出器で検出された温度に基づき、前記水冷式熱交換器に導入するサンプリング水又はサンプリング蒸気の温度が２００℃以下となるように、前記冷却ファンの回転数を可変制御する制御器とを備える。
【０００９】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記水冷式熱交換器又は前記空冷式熱交換器の上流側に設けられ、サンプリング水又はサンプリング蒸気の流れの有無を検出する検出器と、前記検出器でサンプリング水又はサンプリング蒸気の流れが検出された場合に前記冷却ファンを駆動し、前記検出器でサンプリング水又はサンプリング蒸気の流れが検出されない場合に前記冷却ファンを停止する制御器とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、水冷式熱交換器の冷却水として工業用水を用いることができ、メンテナンス頻度を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の発電設備用サンプリング装置の第１の実施形態の構成を表す概略図である。
【図２】本願発明者らの実験結果における水冷式熱交換器のサンプリング導入温度とスケール発生量との関係を表す図である。
【図３】本発明の発電設備用サンプリング装置の第２の実施形態の構成を表す概略図である。
【図４】本発明の発電設備用サンプリング装置の第３の実施形態の構成を表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の第１の実施形態を図１により説明する。図１は、本実施形態の発電設備用サンプリング装置の構成を表す概略図である。
【００１３】
この図１において、発電設備用サンプリング装置１は、発電設備の水系統又は蒸気系統の母管（図示せず）にサンプリング配管２を介し接続されており、２００℃を越える高温高圧の水又は蒸気をサンプリングして分析するためのものである。発電設備用サンプリング装置１は、サンプリング配管２に入口弁３を介し接続され、例えば３００℃程度のサンプリング水又はサンプリング蒸気を２００℃以下（具体的には、例えば２００℃）となるまで冷却する空冷式の熱交換器４と、この空冷式熱交換器４の下流側に接続され、サンプリング水又はサンプリング蒸気を３０〜５０℃程度となるまで冷却する水冷式の熱交換器５と、この水冷式熱交換器５の下流側に開閉弁６を介し接続された分析装置７とを備えている。なお、分析装置７の下流側には排水枡８が設けられている。
【００１４】
空冷式熱交換器４は、ファン用モータ９によって回転する冷却ファン１０で生起された冷却風との熱交換により、サンプリング水又はサンプリング蒸気を冷却するようになっている。水冷式熱交換５は、冷却水（工業用水）との熱交換により、空冷式熱交換器４で冷却されたサンプリング水又はサンプリング蒸気をさらに冷却するようになっている。分析装置７は、水冷式熱交換器で冷却されたサンプリング水又はサンプリング蒸気のｐＨ、溶存酸素量、導電率、又はシリカ含有量などを測定している。
【００１５】
本実施形態の作用効果を、本願発明者らが行った実験結果により説明する。図２は、本願発明者らの実験結果における水冷式熱交換器のサンプリング導入温度とスケール発生量との関係を表す図である。なお、いずれの条件においても、水冷式熱交換器の冷却水として工業用水を用いている。
【００１６】
この図２で示すように、水冷式熱交換器のサンプリング導入温度が３００℃である場合は、水冷式熱交換器の伝熱面に冷却水中の不純物（カルシウム等）が析出して大量のスケールが発生する。水冷式熱交換器のサンプリング導入温度が２２０℃である場合は、水冷式熱交換器の伝熱面に少量のスケールが発生する。一方、水冷式熱交換器のサンプリング導入温度が２００℃である場合は、水冷式熱交換器の伝熱面にスケールがほとんど発生しない。
【００１７】
そして、本実施形態においては、サンプリング水又はサンプリング蒸気を２００℃以下となるまで空冷式熱交換器４で冷却してから、水冷式熱交換器５に導入するので、水冷式熱交換器５の伝熱面が高温となるのを防ぎ、伝熱面にスケールが発生するのを抑えることができる。したがって、本実施形態においては、水冷式熱交換器５の冷却水として工業用水を用いることができ、メンテナンス頻度を低減することができる。
【００１８】
本発明の第２の実施形態を図３により説明する。本実施形態は、サンプリング水又はサンプリング蒸気の流れの有無を検出し、その検出結果に応じて冷却ファンを駆動制御する実施形態である。
【００１９】
図３は、本実施形態の発電設備用サンプリング装置の構成を表す概略図である。なお、この図３において、上記第１の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００２０】
本実施形態の発電設備用サンプリング装置１Ａは、空冷式熱交換器４の上流側に設けられ、サンプリング水又はサンプリング蒸気の流れの有無を検出する流量スイッチ１１と、この流量スイッチ１１からの信号に基づきファン用モータ９を駆動制御する制御器１２Ａとを備えている。制御器１２は、例えば流量スイッチ１１でサンプリング水又はサンプリング蒸気の流れが検出されない場合に、ファン用モータ９を停止させて冷却ファン１０を停止させる。一方、例えば流量スイッチ１１でサンプリング水又はサンプリング蒸気の流れが検出された場合に、ファン用モータ９を駆動させて冷却ファン１０を回転させるようになっている。これにより、省エネを図るようになっている。
【００２１】
このような本実施形態においても、上記第１の実施形態と同様、水冷式熱交換器５の伝熱面にスケールが発生するのを抑えることができる。したがって、水冷式熱交換器５の冷却水として工業用水を用いることができ、メンテナンス頻度を低減することができる。
【００２２】
なお、上記第２の実施形態においては、流量スイッチ１１を空冷式熱交換器４の上流側に設けた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば流量スイッチ１１を空冷式熱交換器４の下流側かつ水冷式熱交換器５の上流側に設けてもよい。また、上記第２の実施形態においては、サンプリング水又はサンプリング蒸気の流れの有無を検出する検出器として、流量スイッチ１１を設けた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば圧力センサ又は温度センサ等を設けてもよい。このような変形例においても、上記同様の効果を得ることができる。
【００２３】
本発明の第３の実施形態を図４により説明する。本実施形態は、サンプリング水又はサンプリング蒸気の温度を検出し、その検出結果に応じて冷却ファンの回転数を可変制御する実施形態である。
【００２４】
図４は、本実施形態の発電設備用サンプリング装置の構成を表す概略図である。なお、この図４において、上記第１及び第２の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００２５】
本実施形態の発電設備用サンプリング装置１Ｂは、空冷式熱交換器４の上流側に設けられ、サンプリング水又はサンプリング蒸気の温度を検出する温度センサ１３と、この温度センサ１３からの信号に基づきファン用モータ９を駆動制御する制御器１２Ｂとを備えている。制御器１２Ｂは、例えば予め設定された第１の温度閾値Ａ１（２００℃程度）及び第２の閾値Ａ２（３００℃程度）を記憶しており、それらの温度閾値Ａ１，Ａ２と温度センサ１３で検出された温度Ｔとを比較するようになっている。そして、例えばＴ＜Ａ１の場合に、ファン用モータ９を停止させて冷却ファン１０を停止させる。また、例えばＡ１≦Ｔ＜Ａ２の場合に、ファン用モータ９を駆動させて冷却ファン１０を低速回転で回転させる。また、例えばＡ２≦Ｔの場合に、ファン用モータ９を駆動させて冷却ファン１０を高速回転で回転させるようになっている。これにより、水冷式熱交換器５に導入するサンプリング水又はサンプリング蒸気の温度が２００℃以下となるように、冷却ファン１０の回転数を可変制御している。
【００２６】
このような本実施形態においても、上記第１及び第２の実施形態と同様、水冷式熱交換器５の伝熱面にスケールが発生するのを抑えることができる。したがって、水冷式熱交換器５の冷却水として工業用水を用いることができ、メンテナンス頻度を低減することができる。
【００２７】
なお、上記第３の実施形態においては、温度センサ１３を空冷式熱交換器４の上流側に設けた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば温度センサ１３を空冷式熱交換器４の下流側かつ水冷式熱交換器５の上流側に設け、この温度センサ１３で検出された温度が２００℃を超えそうな場合に、冷却ファン１０の回転数を段階的に増加させるような制御を制御器が行ってもよい。また、上記第３の実施形態においては、制御器１３Ｂは、冷却ファン１０の回転数を２段階に可変制御する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば３段階以上の複数段階に可変制御してもよいし、検出温度の上昇に応じて連続的に増加するように可変制御してもよい。このような変形例においても、上記同様の効果を得ることができる。
【００２８】
また、上記第１〜第３の実施形態においては、水冷式熱交換器５の下流側に分析装置７を設けた構成を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば水冷式熱交換器５の下流側に着脱可能なサンプリング容器を設けた構成とし、サンプリング容器内のサンプリング水又はサンプリング蒸気を分析装置で分析する際に、サンプリング容器を取外してもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１      発電設備用サンプリング装置
１Ａ    発電設備用サンプリング装置
１Ｂ    発電設備用サンプリング装置
４      空冷式の熱交換器
５      水冷式の熱交換器
１０    冷却ファン
１１    流量スイッチ（検出器）
１２Ａ  制御器
１２Ｂ  制御器
１３    温度センサ（検出器）
【図１】
2011145249.tif 000003
【図２】
2011145249.tif 000004
【図３】
2011145249.tif 000005
【図４】
2011145249.tif 000006