(57)【要約】【課題】蒸気ドラム本体内にセパレータとスクラバ以外に気液分離補助手段を設けることにより、蒸気ドラムの性能向上が図れる蒸気ドラムを提供する。【解決手段】飽和状態の気液混合流体の気液分離を行う蒸気ドラム本体３と、前記蒸気ドラム本体３の内部に設けられ、同蒸気ドラム本体内に取り入れた気液混合流体を蒸気と水とに分離するサイクロンセパレータ４と、前記サイクロンセパレータ４上方の蒸気ドラム本体３の内部に設けられ、同サイクロンセパレータ４を経由した蒸気中からミストを捕集するスクラバ５と、を備えた蒸気ドラムにおいて、前記サイクロンセパレータ４とスクラバ５との間の蒸気ドラム本体内に多孔板２０等の気液分離補助手段を設けた。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飽和状態の気液混合流体の気液分離を行う蒸気ドラム本体と、
前記蒸気ドラム本体の内部に設けられ、同蒸気ドラム本体内に取り入れた気液混合流体を蒸気と水とに分離するセパレータと、
前記セパレータ上方の蒸気ドラム本体の内部に設けられ、同セパレータを経由した蒸気中からミストを捕集するスクラバと、
を備えた蒸気ドラムにおいて、
前記セパレータとスクラバとの間の蒸気ドラム本体内に気液分離補助手段を設けたことを特徴とする蒸気ドラム。
【請求項２】
前記気液分離補助手段は、前記スクラバ直下に展設された多孔板であることを特徴とする請求項１記載の蒸気ドラム。
【請求項３】
前記気液分離補助手段は、前記蒸気ドラム本体内の標準水面直上に展設された多孔板であることを特徴とする請求項１記載の蒸気ドラム。
【請求項４】
前記気液分離補助手段は、前記セパレータを上下に貫通させて設置されたワイヤメッシュであることを特徴とする請求項１記載の蒸気ドラム。
【請求項５】
前記気液分離補助手段は、前記セパレータを上下に貫通させて設置された先行スクラバであることを特徴とする請求項１記載の蒸気ドラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電用ボイラ等に備えられ、火炉内で加熱されて生成された気液混合流体を、飽和蒸気と飽和水とに気液分離する蒸気ドラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蒸気ドラムの構成を図７乃至図９を用いて説明する（例えば特許文献１参照）。
図７は従来の蒸気ドラムの概略縦断正面図、図８は平面図、図９は図７のＡ−Ａ線断面図である。
【０００３】
蒸気ドラム１００　は、シュラウド１０１　を有する蒸気ドラム本体１０２　、サイクロンセパレータ１０３　、スクラバ１０４　、導入管１０５　を具備する。そして、その内部で分離された水が存在している貯水部１０６　と、分離された蒸気が存在している蒸気部１０７　とを形成している。蒸気ドラム１００　には、その上部に上昇管１０８　〜１１１　、飽和蒸気管１１２　が接続されている。また、その下部に降水管１１３　が接続されている。
【０００４】
蒸気ドラム本体１０２　は、円筒中空形状を有し、内部に有する各種機器により、蒸気ドラム本体１０２　の上部に開放され接続された上昇管１０８　〜１１１　から供給された気液混合流体を、気体（蒸気）と液体（水）とに分離する。分離された気体（蒸気）と液体（水）とは、それぞれ別々に外部に送出される。
【０００５】
シュラウド１０１　は、蒸気ドラム本体１０２　の内部にある。蒸気ドラム本体１０２　と同軸を成す蒸気ドラム本体１０２　よりも小さな半径の円筒の外側面（曲面部）と、蒸気ドラム本体１０２　の外側面（曲面部）とで挾まれる空間の領域である。ただし、蒸気ドラム本体１０２　の上側半分にのみ存在する。そして、蒸気ドラム本体１０２　に導入された気液混合流体を蒸気ドラム本体１０２　の内部へ導く。
【０００６】
導入管１０５　は、シュラウド１０１　の内側から蒸気ドラム本体１０２　の内部へ向かう方向に延びる円筒管であり、一端部をシュラウド１０１　へ開放して接続され、他端部をサイクロンセパレータ１０３　へ開放して接続している。シュラウド１０１　を通った気液混合流体をサイクロンセパレータ１０３　へ供給する。
【０００７】
サイクロンセパレータ１０３　は、円筒形の外形を有し、その外側面（曲面部）に導入管１０５　が開放されて接続している。また、一端部を貯水部１０６　へ、他端部を蒸気部１０７　へ開放している。そして、導入管１０５　から供給された気液混合流体を遠心力で水と蒸気とに分離する。分離された水は貯水部１０６　へ向かい、分離された蒸気は蒸気部１０７　へ向かう。また、サイクロンセパレータ１０３　はドラム軸心を通る鉛直平面に関して対称に複数個設置されている（図９参照）。
【０００８】
貯水部１０６　は、分離された水が存在する領域である。その水は、蒸気ドラム本体１０２　の下部に開放されて接続されている降水管１１３　を通り、外部へ送出される。一方、蒸気部１０７　は、分離された蒸気が存在する領域である。その蒸気は、ミスト（微小水滴）を含んでスクラバ１０４　へ向かう。
【０００９】
スクラバ１０４　は、ミストを含む蒸気から、衝突板式でミストを捕集することにより除去する。捕集されたミストは、スクラバ１０４　から貯水部１０６　へ滴下する。また、ミストを取り除かれた蒸気は、蒸気ドラム本体１０２　の上部に開放されて接続されている飽和蒸気管１１２　を通り、外部へ送出される。スクラバ１０４　は、ドラム軸心を通る鉛直平面に関して対称に複数個設置されている。
【００１０】
上昇管１０８　〜１１１　は、外部（例えば、ボイラの蒸発器や節炭器）から供給される気液混合流体を蒸気ドラムに供給する配管である。上昇管１０８　〜１１１　はそれぞれ複数本あり、蒸気ドラム本体１０２　の上部に、ドラム軸心を通る鉛直平面と一定の距離をなして、そのドラム軸心方向に沿って等間隔並んで、開放されて接続している。図示例では、各々の上昇管１０８　〜１１１　は前記ドラム軸心方向と直交する方向（蒸気ドラム本体１０２　の円周方向）には千鳥配置となっている（図８参照）。また、上昇管１０８　及び上昇管１０９　から蒸気ドラム本体１０２　に供給される気液混合流体と、上昇管１１０　及び上昇管１１１　から蒸気ドラム本体１０２　に供給される気液混合流体とは、概ね等しい量である。
【００１１】
飽和蒸気管１１２　は、蒸気ドラムで分離された蒸気を外部（例えば、ボイラの過熱器）へ供給するための配管である。この飽和蒸気管１１２　は複数本あり、蒸気ドラム本体１０２　の上部がドラム軸心を通る鉛直平面と交わり形成する直線上に（ドラム軸心方向に沿って）等間隔並んで、開放されて接続している。
【００１２】
降水管１１３　は、蒸気ドラム本体１０２　で分離された水を外部（例えば、ボイラの蒸発器）へ供給するための配管である。この降水管１１３　は複数本あり、蒸気ドラム本体１０２　の下部がドラム軸心を通る鉛直平面と交わり形成する直線上に（ドラム軸心方向に沿って）等間隔並んで、開放されて接続している。
【００１３】
次に、蒸気ドラムの動作について説明する。
外部（例えば、ボイラの蒸発器や節炭器）から供給される気液混合流体は、上昇管１０８　〜１１１　を経由して、蒸気ドラム本体１０２　へ供給される。その時、上昇管１０８　及び上昇管１０９　を経由する気液混合流体と、上昇管１１０　及び上昇管１１１　を経由する気液混合流体とは、概ね等しい量である。
【００１４】
気液混合流体は、蒸気ドラム本体１０２　の内部のシュラウド１０１　を通り、導入管１０５　に向かう。このとき、ドラム軸心を通る鉛直平面に関して対称なシュラウド１０１　及び導入管１０５　を通過する気液混合流体の量は、概ね等しい。
【００１５】
導入管１０５　に達した気液混合流体は、サイクロンセパレータ１０３　に入り、蒸気と水とに分離する。分離された水は貯水部１０６　へ向かい、分離された蒸気は蒸気部１０７　へ向かう。このとき、蒸気にはミストが含まれる。
【００１６】
貯水部１０６　の水は、降水管１１３　経由で外部（例えば、ボイラの蒸発器）へ送出される。
一方、蒸発部１０７のミストを含んだ蒸気は、スクラバ１０４　においてミストを分離する。分離されたミストは貯水部１０６　へ滴下する。分離された蒸気は飽和蒸気管１１２　経由で外部（例えば、ボイラの過熱器）へ送出される。
【００１７】
【特許文献１】
特開平９−２９２１０４号公報（２−６頁、第１図）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した蒸気ドラム１００　では、上昇管１０８　及び上昇管１０９　が供給する気液混合流体の量と、上昇管１１０　及び上昇管１１１　が供給する気液混合流体の量とは、概ね等しい。そうすることにより、その後のサイクロンセパレータ　１０３及びスクラバ１０４　での気液分離行程が良好に進むと考えられる。蒸気ドラム１００　での気液分離性能が低いと、ミストが例えばボイラの過熱器や蒸気タービン等に送られるため、過熱器では蒸気温度が十分に上がらないと共に、蒸気タービンでは運転上不具合が発生する虞がある。
【００１９】
ところが、従来の蒸気ドラム１００　にあっては、サイクロンセパレータ　１０３で分離された蒸気が直接スクラバ１０４　に送られるため、蒸気の上昇流速が不均一となるなどで当該スクラバ１０４　では十分に蒸気中のミストを分離することができないという問題点があった。
【００２０】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたもので、蒸気ドラム本体内にセパレータとスクラバ以外に気液分離補助手段を設けることにより、蒸気ドラムの性能向上が図れる蒸気ドラムを提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための本発明に係る蒸気ドラムは、飽和状態の気液混合流体の気液分離を行う蒸気ドラム本体と、
前記蒸気ドラム本体の内部に設けられ、同蒸気ドラム本体内に取り入れた気液混合流体を蒸気と水とに分離するセパレータと、
前記セパレータ上方の蒸気ドラム本体の内部に設けられ、同セパレータを経由した蒸気中からミストを捕集するスクラバと、
を備えた蒸気ドラムにおいて、
前記セパレータとスクラバとの間の蒸気ドラム本体内に気液分離補助手段を設けたことを特徴とする。
【００２２】
前記気液分離補助手段は、前記スクラバ直下に展設された多孔板であることを特徴とする。
【００２３】
前記気液分離補助手段は、前記蒸気ドラム本体内の標準水面直上に展設された多孔板であることを特徴とする。
【００２４】
前記気液分離補助手段は、前記セパレータを上下に貫通させて設置されたワイヤメッシュであることを特徴とする。
【００２５】
前記気液分離補助手段は、前記セパレータを上下に貫通させて設置された先行スクラバであることを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蒸気ドラムを実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【００２７】
［第１実施例］
図１は本発明の第１実施例を示す蒸気ドラムの概略縦断正面図である。
【００２８】
図示のように、蒸気ドラム１は、シュラウド２を有する蒸気ドラム本体３、サイクロンセパレータ４、スクラバ５、導入管６を具備する。そして、その内部で分離された水が存在している貯水部７と、分離された蒸気が存在している蒸気部８とを形成している。蒸気ドラム１には、その上部に上昇管９〜１２、飽和蒸気管１３が接続されている。また、その下部に降水管１４が接続されている。
【００２９】
蒸気ドラム本体３は、円筒中空形状を有し、内部に有する各種機器により、蒸気ドラム本体３の上部に開放され接続された上昇管９〜１２から供給された気液混合流体を、気体（蒸気）と液体（水）とに分離する。分離された気体（蒸気）と液体（水）とは、それぞれ別々に外部に送出される。
【００３０】
シュラウド２は、蒸気ドラム本体３の内部にある。蒸気ドラム本体３と同軸を成す蒸気ドラム本体３よりも小さな半径の円筒の外側面（曲面部）と、蒸気ドラム本体３の外側面（曲面部）とで挾まれる空間の領域である。ただし、蒸気ドラム本体３の上側半分にのみ存在する。そして、蒸気ドラム本体３に導入された気液混合流体を蒸気ドラム本体３の内部へ導く。
【００３１】
導入管６は、シュラウド２の内側から蒸気ドラム本体３の内部へ向かう方向に延びる円筒管であり、一端部をシュラウド２へ開放して接続され、他端部をサイクロンセパレータ４へ開放して接続している。シュラウド２を通った気液混合流体をサイクロンセパレータ４へ供給する。
【００３２】
サイクロンセパレータ４は、円筒形の外形を有し、その外側面（曲面部）に導入管６が開放されて接続している。また、一端部を貯水部７へ、他端部を蒸気部８へ開放している。そして、導入管６から供給された気液混合流体を遠心力で水と蒸気とに分離する。分離された水は貯水部７へ向かい、分離された蒸気は蒸気部８へ向かう。また、サイクロンセパレータ４はドラム軸心を通る鉛直平面に関して対称に複数個設置されている。
【００３３】
貯水部７は、分離された水が存在する領域である。その水は、蒸気ドラム本体３の下部に開放されて接続されている降水管１４を通り、外部へ送出される。一方、蒸気部８は、分離された蒸気が存在する領域である。その蒸気は、ミスト（微小水滴）を含んでスクラバ５へ向かう。
【００３４】
スクラバ５は、ミストを含む蒸気から、衝突板式でミストを捕集することにより除去する。捕集されたミストは、スクラバ５から貯水部７へ滴下する。また、ミストを取り除かれた蒸気は、蒸気ドラム本体３の上部に開放されて接続されている飽和蒸気管１３を通り、外部へ送出される。スクラバ５は、ドラム軸心を通る鉛直平面に関して対称に複数個設置されている。
【００３５】
上昇管９〜１２は、外部（例えば、ボイラの蒸発器や節炭器）から供給される気液混合流体を蒸気ドラムに供給する配管である。上昇管９〜１２はそれぞれ複数本あり、蒸気ドラム本体３の上部に、ドラム軸心を通る鉛直平面と一定の距離をなして、そのドラム軸心方向に沿って等間隔並んで、開放されて接続している。各々の上昇管９〜１２は前記ドラム軸心方向と直交する方向（蒸気ドラム本体３の周方向）には千鳥配置となっている。また、上昇管９及び上昇管１０から蒸気ドラム本体３に供給される気液混合流体と、上昇管１１及び上昇管１２から蒸気ドラム本体３に供給される気液混合流体とは、概ね等しい量である。
【００３６】
飽和蒸気管１３は、蒸気ドラムで分離された蒸気を外部（例えば、ボイラの過熱器）へ供給するための配管である。この飽和蒸気管１３は複数本あり、蒸気ドラム本体３の上部がドラム軸心を通る鉛直平面と交わり形成する直線上に（ドラム軸心方向に沿って）等間隔並んで、開放されて接続している。
【００３７】
降水管１４は、蒸気ドラム本体３で分離された水を外部（例えば、ボイラの蒸発器）へ供給するための配管である。この降水管１４は複数本あり、蒸気ドラム本体３の下部がドラム軸心を通る鉛直平面と交わり形成する直線上に（ドラム軸心方向に沿って）等間隔並んで、開放されて接続している。
【００３８】
そして、本実施例では、前記サイクロンセパレータ４とスクラバ５との間の蒸気ドラム本体３内に、気液分離補助手段としての多孔板２０がスクラバ直下に位置して展設されている。図示例では、前記多孔板２０はシュラウド２の内壁に溶接等で支持されている。
【００３９】
このように構成されるため、次に、蒸気ドラムの動作について説明する。
外部（例えば、ボイラの蒸発器や節炭器）から供給される気液混合流体は、上昇管９〜１２を経由して、蒸気ドラム本体３へ供給される。その時、上昇管９及び上昇管１０を経由する気液混合流体と、上昇管１１及び上昇管１２を経由する気液混合流体とは、概ね等しい量である。
【００４０】
気液混合流体は、蒸気ドラム本体３の内部のシュラウド２を通り、導入管６に向かう。このとき、ドラム軸心を通る鉛直平面に関して対称なシュラウド２及び導入管６を通過する気液混合流体の量は、概ね等しい。
【００４１】
導入管６に達した気液混合流体は、サイクロンセパレータ４に入り、蒸気と水とに分離する。分離された水は貯水部７へ向かい、分離された蒸気は蒸気部８へ向かう。このとき、蒸気にはミストが含まれる。
【００４２】
貯水部８の水は、降水管１４経由で外部（例えば、ボイラの蒸発器）へ送出される。
一方、蒸発部８のミストを含んだ蒸気は、多孔板２０を通過後、スクラバ５においてミストを分離する。分離されたミストは貯水部７へ滴下する。分離された蒸気は飽和蒸気管１３経由で外部（例えば、ボイラの過熱器）へ送出される。
【００４３】
そして、本実施例では、前記スクラバ直下に位置して多孔板２０が展設されているので、蒸気ドラム本体３内のスクラバ５の入口部における蒸気の上昇流速の均一化と流速低下が図られる。
【００４４】
これにより、多孔板２０が無い場合に見られるような、蒸気の纏まった流れが無くなり、多孔板２０の孔の有るところに分散して流れることになり、スクラバ５でのミスト分離性能が向上し、強いては蒸気ドラム１の性能向上が図れる。
【００４５】
［第２実施例］
図２は本発明の第２実施例を示す蒸気ドラムの概略縦断正面図である。
【００４６】
これは、第１実施例と同様な多孔板２１を蒸気ドラム本体３内の標準水面イ直上に展設した例である（気液分離補助手段）。図示例では、サイクロンセパレータ４を上下に貫通させた状態で設置されている。その他の構成は図１と同様なので、図１と同一部材・部位には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００４７】
これによれば、蒸気ドラム本体３内の標準水面イ付近（この付近にはミストと水とが混濁している）における蒸気の上昇流速の均一化と流速低下が図られ、第１実施例と同様の効果が得られる。
【００４８】
［第３実施例］
図３は本発明の第３実施例を示す蒸気ドラムの概略縦断正面図である。
【００４９】
これは、第１実施例における多孔板２０に代えて、サイクロンセパレータ４を上下に貫通させてかつ貯水部７と蒸気部８とに跨がる高さで、蒸気ドラム本体３内にワイヤメッシュ（ミストキャッチャー）２２を設置した例である。その他の構成は図１と同様なので、図１と同一部材・部位には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００５０】
これによれば、サイクロンセパレータ４で分離された蒸気及び水中のミストが、ワイヤメッシュ（ミストキャッチャー）２２で合体・捕集されるので、スクラバ５でのミスト分離性能が向上し、強いては蒸気ドラム１の性能向上が図れる。
【００５１】
［第４実施例］
図４は本発明の第４実施例を示す蒸気ドラムの概略縦断正面図である。
【００５２】
これは、第３実施例におけるワイヤメッシュ（ミストキャッチャー）２２に代えて、サイクロンセパレータ４を上下に貫通させてかつ貯水部７と蒸気部８とに跨がる高さで先行（プレ）スクラバ２３Ａ，２３Ｂを設置した例である。図示例では、左右一対の先行（プレ）スクラバ２３Ａ，２３Ｂに刻設した溝の方向により慣性衝突分離したミストをドラム軸心を通る鉛直面に沿って滴下するようになっている。尚、前記先行（プレ）スクラバ２３Ａ，２３Ｂはドラム軸心方向に所定間隔離間して多数設置されるものである。その他の構成は図１と同様なので、図１と同一部材・部位には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００５３】
これによれば、サイクロンセパレータ４で分離された蒸気及び水中のミストが、先行（プレ）スクラバ２３Ａ，２３Ｂで分離されるので、スクラバ５でのミスト分離性能が向上し、強いては蒸気ドラム１の性能向上が図れる。
【００５４】
［第５実施例］
図５は本発明の第５実施例を示す蒸気ドラムの概略縦断正面図である。
【００５５】
これは、第４実施例における先行（プレ）スクラバ２３Ａ，２３Ｂに代えて、慣性衝突分離したミストを逐次ドラム軸心を通る鉛直平面と平行に滴下させる先行（プレ）スクラバ２３Ｃを設置し例である。
【００５６】
これによれば、第４実施例と同様の効果が得られる。
【００５７】
［第６実施例］
図６は本発明の第６実施例を示す蒸気ドラムの概略縦断正面図である。
【００５８】
これは、第４実施例における先行（プレ）スクラバ２３Ａ，２３Ｂに代えて、慣性衝突分離したミストをサイクロンセパレータ４側にそれぞれ滴下させる左右一対の先行（プレ）スクラバ２３Ｄ，２３Ｅを設置し例である。
【００５９】
これによれば、第４実施例と同様の効果が得られる。
【００６０】
尚、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることはいうまでもない。例えば、各実施例を適宜組み合わせて実施することも可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の請求項１乃至５に係る発明は、蒸気ドラム本体内にセパレータとスクラバ以外に気液分離補助手段を設けたので、簡単な構造で蒸気ドラムの性能向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す蒸気ドラムの概略縦断正面図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す蒸気ドラムの概略縦断正面図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す蒸気ドラムの概略縦断正面図である。
【図４】本発明の第４実施例を示す蒸気ドラムの概略縦断正面図である。
【図５】本発明の第５実施例を示す蒸気ドラムの概略縦断正面図である。
【図６】本発明の第６実施例を示す蒸気ドラムの概略縦断正面図である。
【図７】従来の蒸気ドラムの概略縦断正面図である。
【図８】同じく平面図である。
【図９】同じく図７のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
１　蒸気ドラム
２　シュラウド
３　蒸気ドラム本体
４　サイクロンセパレータ
４ａ　入口
５　スクラバ
６　導入管
７　貯水部
８　蒸気部
９〜１２　上昇管
１３　飽和蒸気管
１４　降水管
２０　多孔板
２１　多孔板
２２　ワイヤーメッシュ（ミストキャッチャー）
２３Ａ〜２３Ｅ　先行（プレ）スクラバ
【図１】
2004101043.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004101043.tif 000009
【図８】
2004101043.tif 000010
【図９】
2004101043.tif 000011