(57)【要約】【課題】最上段のノズル１５ａから噴霧された冷却水が減温管１０に接触しないようにする。【解決手段】複数のノズル１５群のうち、最初に噴霧が開始されるノズル１５ａの位置が減温管１０の管軸１７と一致するように設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の先端部分に複数のノズルが管長方向に沿って設けられてなる噴霧管を高温蒸気が流動する減温管の半径方向から挿入されて、前記ノズルから冷却水を噴霧して前記高温蒸気を冷却する蒸気減温装置において、
複数の前記ノズル群のうち、最初に噴霧が開始されるノズルの位置が前記減温管の管軸と一致し、又は当該管軸に近接した位置に設けられていることを特徴とする蒸気減温装置。
【請求項２】
管の先端部分に複数のノズルが管長方向に沿って設けられてなる噴霧管を高温蒸気が流動する減温管の半径方向から挿入されて、前記ノズルから冷却水を噴霧して前記高温蒸気を冷却する蒸気減温装置において、
前記減温管に、前記噴霧管が挿入されて固定される噴霧管取付台が設けられ、かつ、最初に噴霧が開始された前記ノズルからの冷却水が当該減温管に接触しないように、該噴霧管取付台を該減温管の管軸方向に傾斜して設けたことを特徴とする蒸気減温装置。
【請求項３】
前記減温管の管内壁のうち、前記ノズルから噴霧された冷却水が接触することのある管内壁が滑らかに形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の蒸気減温装置。
【請求項４】
前記ノズルから噴霧された冷却水が接触することのある部分の減温管を覆うように外部保護部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の蒸気減温装置。
【請求項５】
前記外部保護部材で覆われた部分の前記減温管に割れが発生した場合に、該減温管と該外部保護部材との間の圧力変動、温度変動、湿度変動、蒸気流量のうち少なくとも１を検出して、当該減温管の割れを検出する割検出手段を設けたことを特徴とする請求項４項記載の蒸気減温装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温蒸気に冷却水を噴霧して温度調整する際に用いる蒸気減温装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電所等において発生した蒸気が、所望の温度であるとは限らないので、蒸気減温装置で所望温度に調整して用いている。
【０００３】
図１１は、このような蒸気減温装置１の概略構成を示す図で、高温蒸気が流動する減温管１０、該減温管１０に取付けられた噴霧管取付台１３、該噴霧管取付台１３に挿入されて頭部１４が減温管１０内に位置するように設置される噴霧管１２等により構成されて、減温管１０内には内部保護筒が設けられていない。
【０００４】
なお、図１１（ａ）は側断面図であり、図１１（ｂ）は矢視Ａの部分図である。
【０００５】
噴霧管１２には、ノズル１５が形成され、このノズル１５から冷却水を噴霧することにより高温蒸気と混合させて、当該高温蒸気を所望の使用側温度に減温する。
【０００６】
このノズル１５は、噴霧管１２の管軸１６方向に複数形成され、このノズル１５群の中心位置Ｋが減温管１０の管軸１７と一致するように配置されている。
【０００７】
なお、高温蒸気は大気圧での蒸気温度より高い温度であり、その温度は蒸気発生状況に応じて異なる。しかし、使用側温度は一定温度であるため、その減温量を調整する必要があり、この調整は噴霧するノズル１５の数を増減させることにより行っている。
【０００８】
即ち、高温蒸気の温度変動は、減温管１０を流動する当該高温蒸気の流速変動として現れ、温度が大きくなると流速が大きくなり、温度が低くなると流速が小さくなる。
【０００９】
そして、噴霧は温度に応じて最上段のノズル１５ａからノズル１５ｃを経て最下段のノズル１５ｂへと順次噴霧を開始する。ここで、最上段とは、図１１の紙面において最上段を言う。最下段も同様である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最上段のノズル１５ａから噴霧された冷却水が減温管１０に接触し、これにより当該減温管１０に大きな熱疲労を発生させて割れ等の損傷を与えてしまう問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、最上段のノズルから噴霧された冷却水が減温管に接触するのを低減させて、当該減温管に割れ等の損傷が発生するのを低減できるようにし、また割れが発生しても高温蒸気が外部に漏れないようにし、さらに割れの発生を監視できるようにした蒸気減温装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、管の先端部分に複数のノズルが管長方向に沿って設けられてなる噴霧管を高温蒸気が流動する減温管の半径方向から挿入されて、前記ノズルから冷却水を噴霧して前記高温蒸気を冷却する蒸気減温装置において、複数の前記ノズル群のうち、最初に噴霧が開始されるノズルの位置が前記減温管の管軸と一致し、又は当該管軸に近接した位置に設けられて、最上段のノズルから噴霧された冷却水が減温管に接触しないようにして、当該減温管に割れ等の損傷が発生するのを低減できるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２にかかる発明は、管の先端部分に複数のノズルが管長方向に沿って設けられてなる噴霧管を高温蒸気が流動する減温管の半径方向から挿入されて、前記ノズルから冷却水を噴霧して前記高温蒸気を冷却する蒸気減温装置において、前記減温管に、前記噴霧管が挿入されて固定される噴霧管取付台が設けられ、かつ、最初に噴霧が開始された前記ノズルからの冷却水が当該減温管に接触しないように、該噴霧管取付台を該減温管の管軸方向に傾斜して設けられて、最上段のノズルから噴霧された冷却水が減温管に接触しないようにして、当該減温管に割れ等の損傷が発生するのを低減できるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３にかかる発明は、減温管の管内壁のうち、ノズルから噴霧された冷却水が接触することのある管内壁が滑らかに形成して、当該減温管に割れ等の損傷が発生するのを低減できるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項４にかかる発明は、ノズルから噴霧された冷却水が接触することのある部分の減温管を覆うように外部保護部材を設けて、割れが発生しても高温蒸気が外部に漏れないようにしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項５にかかる発明は、外部保護部材で覆われた部分の減温管に割れが発生した場合に、該減温管と該外部保護部材との間の圧力変動、温度変動、湿度変動、蒸気流量のうち少なくとも１を検出して、当該減温管の割れを検出する割検出手段を設けて、割れが発生しても高温蒸気が外部に漏れないようにすると共に、割れの発生を監視できるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を参照して説明する。なお、従来と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。図１は第１の実施の形態に係る蒸気減温装置１の構成を示す図である。
【００１８】
蒸気減温装置１は、図示しない制御部等からの制御信号に基づき高温蒸気を使用側蒸気設定温度にすべくノズル１５を開閉する駆動部２０、冷却水を噴霧する複数のノズル１５を備えた噴霧管１２、該噴霧管１２を減温管１０に取付ける噴霧管取付台１３を有している。
【００１９】
ノズル１５は、噴霧管１２の管軸１６に沿って複数列並設され、駆動部２０により最上段のノズル１５から順次噴霧されるようになっている。即ち、減温量が大きい場合には、下段側のノズル１５に向って順次噴霧が開始される。
【００２０】
以下、最上段のノズルをノズル１５ａ、最下段のノズルをノズル１５ｂ、これらの間のノズルをノズル１５ｃと記載し、これらを総称してノズル１５と記載する。
【００２１】
なお、各ノズル１５からの冷却水の噴霧制御は、駆動部２０のアクチュエータ２０ａが弁２０ｂを上下動させることにより、冷却水供給側の水路２０ｃとノズル１５とを連通させることにより行われる。従って、弁２０ｂが最上段のノズル１５ａより上側に位置するときは噴霧は行われず、この状態から弁２０ｂが下段側のノズル１５の方向に動くと、最初に最上段のノズル１５ａと水路２０ｃとが連通して当該最上段のノズル１５ａから噴霧が開始する。
【００２２】
そして、減温管１０の出口温度が図示しない温度コントローラに伝達され、当該温度コントローラからの信号によりアクチュエータが伸縮して、ノズル１５からの噴霧制御が行われる。
【００２３】
最上段のノズル１５ａの位置は、減温管１０の管軸１７に一致するように当該噴霧管１２の頭部１４の位置が設定されている。
【００２４】
これにより高温蒸気を減温すべく最上段のノズル１５ａから冷却水が噴霧されても、減温管１０の管内壁に当該冷却水が接触しにくくなって、当該部分における大きな熱衝撃の発生が防止できるようになる。
【００２５】
なお、最上段のノズル１５ａを減温管１０の管軸１７に一致させた結果、最下段のノズル１５ｂは逆に減温管１０の管内壁に近付くことになり、この最下段側のノズル１５ｂから噴霧された冷却水が管内壁に接触することが危惧される。
【００２６】
しかし、先に述べたように、下段側のノズル１５ｂが噴霧を開始するのは、減温する高温蒸気の温度が高い場合であり、このような場合には当該高温蒸気の流速が大きいため、最下段のノズル１５ｂから冷却水を噴霧しても管内壁に接触することがない。
【００２７】
以上、説明した構成により冷却水が減温管１０に接触しなくなるので、当該減温管１０に熱衝撃を与え、熱疲労によって減温管１０が割れるのを抑制できるようになって信頼性が向上する。
【００２８】
次に、本発明の第２の実施の形態を図を参照して説明する。なお、これまで説明した構成と同一構成に関しては、同一符号を用い説明を適宜省略する。
【００２９】
先の実施の形態では、最初に噴霧が行われるノズル１５からの冷却水が減温管１０に接触しないように、当該最初に噴霧が行われるノズル１５の位置を減温管１０の管軸１７に一致するように設定した。
【００３０】
これに対して、本実施の形態では、図２に示すように、ノズル１５群の中心位置を減温管１０の管軸１７に一致させると共に、噴霧管１２が適宜傾くように噴霧管取付台１３を設けている。
【００３１】
即ち、噴霧管１２の管軸１６と減温管１０の管軸１７とのなす角度θが鋭角（θ＜９０度）になるように設けられている。
【００３２】
なお、この角度θは減温管１０の直径、冷却水の噴霧圧力、高温蒸気の流速等に依存するため、一義的に規定することはできないが、少なくとも最初に噴霧されるノズル１５からの冷却水が減温管１０に接触しないような角度である。
【００３３】
また、図２では噴霧管１２の管軸１６が高温蒸気の流に対して下流側に傾いた場合（θ＜９０度）を示しているが、これは最初に噴霧が行われるノズル１５が最上段のノズル１５ａであるためである。
【００３４】
これにより減温管１０に冷却水が接触して当該部分に熱衝撃を与えることが防止できるので、熱疲労により減温管１０に割れ等が発生する不都合が防止でき信頼性が向上する。
【００３５】
次に、本発明の第３の実施の形態を図を参照して説明する。なお、これまで説明した構成と同一構成に関しては、同一符号を用い説明を適宜省略する。
【００３６】
先に説明した、第１及び第２の実施の形態においては、最初に噴霧が行われるノズル１５からの冷却水が減温管１０に接触しないように、当該ノズル１５の位置を変えたり、噴霧管１２を傾けて取付けたりした。
【００３７】
これに対して、本実施の形態では、減温管１０に冷却水が接触した際に当該接触部分で発生する熱疲労により減温管１０に割れ等が発生するのを抑制できるように、当該冷却水が接触する管内壁部分を滑面に形成したことを特徴としている。
【００３８】
即ち、従来の減温管１０における当該冷却水が接触するような箇所は、何ら特別な加工がなされずザラザラとした状態であった。
【００３９】
このように管内壁がザラザラしているため、熱衝撃により応力集中が生じて熱疲労が集中し、容易に割れ等が発生し易くなる。
【００４０】
これに対して、冷却水の接触する管内壁部分を滑面に形成することで、例え熱衝撃が発生しても応力集中が緩和され、これにより割れ等の発生が抑制できるようになって信頼性が向上する。
【００４１】
滑らかにする領域は、図３に示すように、少なくとも冷却水が接触する可能性のある噴射管取付台１３より下流側のｍ領域（管内壁全周）とすることが必要であるが、冷却水の垂れが発生したりする場合等も勘案して、噴霧管１２が間に位置するＭ領域の管内壁全周に行うことが好ましい。
【００４２】
そして、減温管１０の管内壁を滑らかにする方法として、機械加工やショットブラスト等を用いることが可能である。
【００４３】
なお、本実施の形態にかかる構成は、先に述べた第１及び第２の実施の形態にかかる構成と競合するものではなく合わせた構成とすることが可能であり、このような構成にすると減温管１０の割れ等の発生をさらに抑制でき、信頼性もさらに向上させることが可能になる。
【００４４】
本実施の形態では、Ｍ領域は減温管１０の全体、即ち溶接線ｘからｙまでの管内壁全週に加工が施されている。下流側のｍ領域に加工を施す場合も溶接線ｙまでの管内壁全週に加工が施されている。
【００４５】
次に、本発明の第４の実施の形態を図を参照して説明する。なお、これまで説明した構成と同一構成に関しては、同一符号を用い説明を適宜省略する。
【００４６】
これまで説明した各実施の形態では、冷却水が減温管１０に接触して当該減温管１０に割れ等の損傷が発生するのを防止するようにした。
【００４７】
これに対して本実施の形態では、割れが発生した場合に高温蒸気が外部に漏れるのを防止するようにして安全性を高めたものである。
【００４８】
即ち、図４に示すように、本実施の形態に係る蒸気減温装置１では、減温管１０の管外壁に外部保護部材１８を取付けている。
【００４９】
この外部保護部材１８は、冷却水が接触して大きな熱疲労を受ける部分を覆うように設けられて、減温管１０に割れが発生しても、高温蒸気が外部に漏れ出るのを防止している。
【００５０】
なお、図４においては、外部保護部材１８は減温管１０を取巻くように円筒状部材から形成されて、当該減温管１０に溶接等により固着されているが、図５に示すように半円筒部材であってもよい。
【００５１】
次に、本発明の第５の実施の形態を図を参照して説明する。なお、これまで説明した構成と同一構成に関しては、同一符号を用い説明を適宜省略する。
【００５２】
先の実施の形態においては、減温管１０に割れが発生した場合に、高温蒸気が外部に漏れでないように外部保護部材１８を設けた。
【００５３】
このような構成にすると減温管１０に割れが発生しても高温蒸気が外部に漏れるのを防止できる反面、割れの発生事態を知ることができない不都合がある。
【００５４】
減温管１０に割れが発生した場合には、減温管１０と外部保護部材１８との間の隙間で圧力変化、温度変化、湿度変化が発生する。
【００５５】
そこで、本実施の形態では図６〜図１０に示すように、当該隙間の圧力変化、温度変化、湿度変化、蒸気流量変化の少なくとも１が検出できるように割検出手段２１を設けている。
【００５６】
これにより、減温管１０に割れが発生すると、この減温管１０と外部保護部材１８との間の隙間の圧力変化等により当該割れが発生したことを検出することが可能となる。
【００５７】
なお、図６は、減温管１０に割れ発生した場合に、当該減温管１０を流れている蒸気が減温管１０と外部保護部材１８との間の隙間に入り込み、当該隙間の圧力変化、温度変化、湿度変化のうち少なくとも１を検出できるようにした構成である。図７は、これらに加え蒸気流量変化も検出できるようにした構成である。図８は、図６のように隙間の圧力変化、温度変化、湿度変化のうち少なくとも１を検出した祭に、その検出結果を遠隔地で知ることができるようにした構成である。図９は、図７におけるように圧力変化、温度変化、湿度変化、蒸気流量変化のうち少なくとも１を検出した祭に、その検出結果を遠隔地で知ることができるようにした構成である。図１０は、隙間の圧力変化、温度変化、湿度変化を適宜離れた位置に設けられた割検出手段２１で検出できるようにした構成である。
【００５８】
割検出手段２１で蒸気流量を検出することにより割れの発生を監視するには、蒸気が割検出手段２１を通過して外部に流出する必要がある。
【００５９】
しかし、常時流出できるようにしたのでは、外部保護部材１８を設けた意味が無くなるので、図７に示すように、割検出手段２１の出口側に手動や電動で動作する弁２２を設けて、監視時にこの弁２２を開くことにより蒸気流量の有無、即ち割れの発生を検出するようにする。
【００６０】
このような割検出手段２１は、図６や図７に示すように、その場で圧力変化、温度変化、湿度変化、蒸気流量変化が検出できるようにメータ等の表示器を備えたものであっても良く、また図８や図９に示すように割検出手段２１を検出部２１ａと例えば遠隔地の制御室等に設置される表示部２１ｂとにより構成し、検出部２１ａから表示部２１ｂに検出信号を出力して減温管１０の割れを監視できるようにしても良い。
【００６１】
さらに、図１０に示すように、外部保護部材１８と割検出手段２１とを小口径配管２３により接続した構成とすることも可能である。
【００６２】
割検出手段２１を検出部２１ａと表示部２１ｂとにより構成したり、外部保護部材１８と割検出手段２１とを小口径配管２３により接続する構成にすることで、運転中等の時間帯であっても減温管１０の割れが監視できると共に、当該減温管１０が危険領域に設けられているような場合でも、かかる危険領域に立入ることなく減温管１０の割れが監視できるようになって利便性及び安全性が向上する。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数のノズル群のうち、最初に噴霧が開始されるノズルの位置が減温管の管軸と一致し、又は当該管軸に近接した位置に設けられて、最上段のノズルから噴霧された冷却水が減温管に接触しないようにしたので、当該減温管に割れ等の損傷が発生するのを低減できるようになり信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の説明に適用される蒸気減温装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の説明に適用される蒸気減温装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の説明に適用される蒸気減温装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態の説明に適用される蒸気減温装置の概略構成を示す図である。
【図５】図４に用いられる半円筒部材による外部保護部材の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態の説明に適用される蒸気減温装置の概略構成を示す図である。
【図７】第５の実施の形態の説明に適用される蒸気減温装置の他の構成の概略構成を示す図である。
【図８】第５の実施の形態の説明に適用される蒸気減温装置の他の構成の概略構成を示す図である。
【図９】第５の実施の形態の説明に適用される蒸気減温装置の他の構成の概略構成を示す図である。
【図１０】第５の実施の形態の説明に適用される蒸気減温装置の他の構成の概略構成を示す図である。
【図１１】従来の技術の説明に適用される蒸気減温装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１  蒸気減温装置
１０  減温管
１２  噴霧管
１３  噴霧管取付台
１５  ノズル
１８  外部保護部材
２１  割検出手段
【図１】
2004218985.tif 000003
【図２】
2004218985.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004218985.tif 000008
【図７】
2004218985.tif 000009
【図８】
2004218985.tif 000010
【図９】
2004218985.tif 000011
【図１０】
2004218985.tif 000012
【図１１】
2004218985.tif 000013