(57)【要約】【課題】復水器上端までの設置面からの高さや、復水器に蒸気を導入する経路までの設置面からの高さを減少させ、設置に必要なコストを削減することが可能な直接接触とされた復水器及び復水システム、並びに発電設備を提供する。【解決手段】蒸気タービン１から排出された蒸気を導入する胴部７と、胴部７の内部に略鉛直に配設され、複数の噴霧口から半径方向に冷却水を噴霧する複数の噴霧管１１と、を備え、胴部７の内部で蒸気と噴霧管１１から噴霧した冷却水を直接接触させる復水器６において、噴霧口は、蒸気が導入される胴部７の側面にある開口部８に対向する位置に配設される。【選択図】図１
2013148296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンから排出された蒸気を導入する胴部と、
前記胴部の内部に略鉛直に配設され、複数の噴霧口から半径方向に冷却水を噴霧する複数の噴霧管と、
を備え、
前記胴部の内部で前記蒸気と前記噴霧管から噴霧した冷却水を直接接触させる復水器において、
前記噴霧口は、前記蒸気が導入される前記胴部の側面にある開口部に対向する位置に配設されることを特徴とする復水器。
【請求項２】
前記開口部における前記蒸気の進行方向と略垂直に所定のピッチで配設される複数の噴霧管からなる噴霧管列を前記蒸気の進行方向に複数段備え、
各前記噴霧管列の各噴霧管は、前記蒸気の進行方向に隣り合う他の前記噴霧管列の対応する前記噴霧管に対して前記蒸気の進行方向に沿って配設されることを特徴とする請求項１に記載の復水器。
【請求項３】
前記開口部における前記蒸気の進行方向と略垂直に所定のピッチで配設される複数の噴霧管からなる噴霧管列を前記蒸気の進行方向に複数段備え、
各前記噴霧管列の各噴霧管は、前記蒸気の進行方向に隣り合う他の前記噴霧管列の対応する前記噴霧管に対して前記蒸気の進行方向からオフセットされた位置に配設されることを特徴とする請求項１に記載の復水器。
【請求項４】
前記胴部に接続して、蒸気を導入する中間胴は、前記胴部に向かって下降する底部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の復水器。
【請求項５】
前記胴部に接続され、外気を導入することが可能な外気導入管と、
前記外気導入管に設けられた第１の弁と、
を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の復水器。
【請求項６】
前記噴霧管に冷却水を供給する冷却水供給管と、
前記冷却水供給管に設けられた第２の弁と、
を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の復水器。
【請求項７】
前記胴部の底部に設けられたホットウェルと、
前記ホットウェルに貯留された貯留水を冷却する冷却塔と、
前記貯留水を前記冷却塔へ送水する貯留水送水管と、
前記冷却塔で冷却された冷却水を前記噴霧管へ送水する冷却水供給管と、
請求項１から６のいずれかに記載の復水器と、
を備えることを特徴とする復水システム。
【請求項８】
前記蒸気を排気する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンにより得られる回転動力を基に発電を行う発電装置と、
を備える発電装置において、
請求項１から６のいずれかに記載の復水器、または、請求項７に記載の復水システムと、
を備えることを特徴とする発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、復水器及び復水システム、並びに発電設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蒸気発生器やボイラによりタービンの駆動に必要な蒸気を発生させる原子力発電プラントや火力発電プラントなどでは、タービンにて仕事を終えたタービン排気蒸気を復水させる復水器として、冷却水がタービン排気蒸気と直接接することがない表面接触復水器が利用され排気蒸気を湿り領域まで冷却することで高いタービン効率を得ている。しかし、地熱発電においては、地中より連続的に噴気する蒸気を使用し、復水を再び蒸気として使用しないため、復水に対して要求される清浄度が原子力発電プラントや火力発電プラントに比べて低い。そのため、復水器構造を単純化しやすく熱交換にも有利で小型化が可能な直接接触復水器が利用される。
【０００３】
例えば特許文献１には、鉛直に配設された冷却水供給管が有するノズル体から冷却水を噴霧することにより、蒸気を凝縮させる直接接触復水器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
直接接触復水器には蒸気タービンから軸流排気される蒸気をほぼ下向きに変向し、蒸気タービンよりも下方の領域において噴霧される冷却水により冷却することにより、凝縮させて復水を行うものがある。このように復水を行うことにより、復水器内に配設された噴霧管のノズルから噴霧される冷却水が排気ダクトや蒸気タービンに飛散することを防止している。また、ホットウェルに貯留された貯留水が排気ダクトや蒸気タービン方向に流れ込むことを防止している。
【０００６】
具体的には、図６に示されるように、蒸気タービンから排気された蒸気１５１は開口部１０８から胴部１０７に導入される。この開口部１０８は胴部１０７の側面または上面に設けられるが、噴霧管１１１よりも上方、すなわち鉛直方向において噴霧管１１１の上端よりも高い位置に設けられている。胴部１０７に導入された蒸気１５１は噴霧管１１１より噴霧される冷却水により、領域Ｂにおいて冷却され凝縮する。蒸気が凝縮して得られた復水は、ホットウェル１０９に貯留される。凝縮されなかった蒸気、または非凝縮気体は排気口１４１から排気される。
ホットウェル１０９の貯留水の水面と開口部１０８の最下部の間には鉛直方向に所定の距離が設けられているため、貯留された貯留水が排気ダクトや蒸気タービン方向に流れ込むことを防止できる。また、開口部１０８の最下部は噴霧管１１１の上端部よりも鉛直方向において高い位置に設けられている、すなわち、冷却水を噴霧するノズルよりも鉛直方向において高い位置に開口部１０８が設けられているため、ノズルから噴霧される冷却水が排気ダクトや蒸気タービンに飛散することを防止することができる。
【０００７】
しかし、ホットウェル１０９の貯留水の水面と開口部１０８の最下部の間には鉛直方向に所定の距離を確保するため、または、開口部１０８の最下部を噴霧管１１１の上端部よりも鉛直方向において高い位置に設けるために、開口部１０８を介して胴部１０７に蒸気を導入する中間胴１０５や排気ダクトの上端までの設置面９９からの高さはＨ0となる。
このような構成の復水器は、蒸気タービンからの蒸気を胴部１０７の上部から導入するダクトを設ける必要がある。または、蒸気タービンの設置高さよりも復水器の設置高さを低くする必要がある。このため、復水器を格納する建屋などが大型化や、復水器の設置面を低くするための掘り下げあるいは蒸気タービンの設置面を高くするための架台の設置作業が必要となる。従って、製造・設置コストが高騰するという問題を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、復水器上端の設置面からの高さや、復水器に蒸気を導入する経路の設置面からの高さを減少させ、設置に必要なコストを削減することが可能な直接接触とされた復水器及び復水システム、並びに発電設備を提供することを目的とする。
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、以下の手段を採用する。
本発明の復水器は、蒸気タービンから排出された蒸気を導入する胴部と、前記胴部の内部に略鉛直に配設され、複数の噴霧口から半径方向に冷却水を噴霧する複数の噴霧管と、を備え、前記胴部の内部で前記蒸気と前記噴霧管から噴霧した冷却水を直接接触させる復水器において、前記噴霧口は、前記蒸気が導入される前記胴部の側面の開口部に対向する位置に配設されることを特徴とする。
【００１０】
上記の構成とすることにより、噴霧口が、蒸気タービンから排出された蒸気が導入される胴部の側面にある開口部に対向する位置に配設されるため、胴部に導入された蒸気が流れ方向を変えることなく、胴部内の噴霧口と、噴霧口が設けられた噴霧管に直接接触することとなる。蒸気の流れが噴霧管により乱され、噴霧口より噴霧された冷却水が蒸気と接触することにより、蒸気が冷却されて、蒸気の凝縮が促進される。
そして、蒸気タービンから排出された蒸気は前記胴部の側面にある開口部から導入されるため、噴霧管の上方から蒸気の流れ方向を屈曲して導入する必要が無く、復水器上端までの設置面からの高さや、蒸気タービン排気から復水器に蒸気を導入する経路までの設置面からの高さを減少させ、設置に必要なコストを削減することが可能である。
【００１１】
さらに、胴部において噴霧管が配設された領域の上部から蒸気の流れ方向を屈曲して蒸気を導入することがないため、胴部の高さを抑えることができる。また、胴部の上部に蒸気を導入する経路を設置する必要が無いため、復水器を格納する建屋（図示せず）などが大型化することがなく、設置に必要なコストを削減することができる。また、蒸気タービンからの排気蒸気の方向を変えることなく、胴部の噴霧口に導入することができるため、蒸気タービンの設置高さと胴部の設置高さを概ね等しくすることができる。このため、設置面から胴部の下面までの掘り下げ作業や蒸気タービンの設置をさらに高くするための追加架台の設置作業が必要なく、設置に必要なコストを削減することができる。
【００１２】
上記本発明の復水器は、前記開口部における前記蒸気の進行方向と略垂直に所定のピッチで配設される複数の噴霧管からなる噴霧管列を前記蒸気の進行方向に複数段備え、各前記噴霧管列の各噴霧管は、前記蒸気の進行方向に隣り合う他の前記噴霧管列の対応する前記噴霧管に対して前記蒸気の進行方向に沿って配設されてもよい。
【００１３】
上記の構成において、蒸気の進行方向に隣り合う他の噴霧管列の対応する噴霧管は、特定の噴霧管に対して、蒸気の進行方向に隣り合う噴霧管列に属する噴霧管において、その噴霧管列の噴霧管のうち特定の噴霧管に最も近い位置に配設される噴霧管を指している。
複数の噴霧管からなる噴霧管列を蒸気の進行方向に複数段備えるため、噴霧管が単段である場合に比べて伝熱面積を増大するので、蒸気をより低温まで冷却することができ、凝縮を促進することができる。また、各噴霧管列の各噴霧管は、前記蒸気の進行方向に隣り合う他の噴霧管列の対応する噴霧管に対して蒸気の進行方向に沿って配設されているため、導入された蒸気の流れを妨げることが少なく、噴霧管群における圧力損失を減少させることができる。圧力損失を生じると噴霧官周囲における蒸気圧力が下がるため、対応する凝縮温度が低下する。すなわち、復水器の凝縮効率が低下することとなる。しかし、上記の構成によりこの凝縮効率の低下を最小限とすることができる。凝縮効率が向上することにより胴部を小型化することが可能となるため、復水器の設置に必要なコストを削減することができる。
【００１４】
上記本発明の復水器は、前記開口部における前記蒸気の進行方向と略垂直に所定のピッチで配設される複数の噴霧管からなる噴霧管列を前記蒸気の進行方向に複数段備え、各前記噴霧管列の各噴霧管は、前記蒸気の進行方向に隣り合う他の前記噴霧管列の対応する前記噴霧管に対して前記蒸気の進行方向からオフセットされた位置に配設されてもよい。
【００１５】
上記の構成において、蒸気の進行方向に隣り合う他の噴霧管列の対応する前記噴霧管は、特定の噴霧管が含まれる噴霧管列に対して蒸気の進行方向に隣り合う噴霧管列に属する噴霧管において、特定の噴霧管に最も近い位置に配設される噴霧管を指している。また、他の噴霧管列の対応する噴霧管に対して前記蒸気の進行方向からオフセットされた位置は、蒸気の進行方向から対応する噴霧管を噴霧管列に投影した基準位置から所定の距離が設けられた位置を指している。
【００１６】
複数の噴霧管からなる噴霧管列を前記蒸気の進行方向に複数段備えることにより、噴霧管が単段である場合に比べて伝熱面積を増大するので、蒸気をより低温まで冷却することができ、凝縮を促進することができる。また、噴霧管が所謂、千鳥配列をとるように配設されることにより、噴霧管と隣接する噴霧管との間隔をとることができるため、噴霧した冷却水が蒸気と直接接触する領域を確保すために必要な胴部を小型にすることができる。噴霧管の列をすり抜けた蒸気の流れが次の段の噴霧管に向かい接触するため、噴霧管の表面に付着した冷却水との熱交換が促進され、復水器の凝縮効率が向上する。凝縮効率が向上することにより胴部を小型化することが可能となるため、復水器の設置に必要なコストを削減することができる。
ただし、導入された蒸気の流れを妨げることにより噴霧管群における圧力損失が増大しないように、複数の噴霧管間の所定のピッチと、蒸気の進行方向に隣り合う噴霧管列どうしの間隔は、復水器の凝縮効率に対して適正となるように工夫が行われている。
【００１７】
上記本発明の復水器において、前記胴部に接続して、蒸気を導入する中間胴は、前記胴部に向かって下降する底部を有してもよい。
【００１８】
胴部に接続して、蒸気を導入する中間胴に、噴霧管から噴霧された冷却水が飛散する可能性がある。前記胴部に向かって下降する底部を有することにより、飛散した冷却水を胴部に導くことができ、蒸気タービンや中間胴へ冷却水が流れ込むことを抑制し、蒸気タービン内に浸入する冷却水により発生する、腐食をはじめとした正常な運転を阻害する問題を防止することができる。
【００１９】
上記本発明の復水器において、前記胴部に接続され、外気を導入することが可能な外気導入管と、前記外気導入管に設けられた第１の弁と、を備えていてもよい。
【００２０】
噴霧管から噴霧された冷却水により温度が低下し減圧状態とされた胴部の内部において、噴霧管内の冷却水は圧力差に基づいて噴霧管の外部へと噴霧されている。上記の構成により、第１の弁を開として減圧された胴部に外気を導入することにより、減圧されていた胴部の内部の圧力を外気の圧力に近づけることができる。また、胴部の内部の圧力を外気の圧力に近づけることにより冷却水の噴霧量を減少、あるいは、噴霧を完全に停止することができる。
冷却水と蒸気の凝縮水からなる貯留水が胴部の内部で増加し、胴部の側面にある開口部から蒸気タービン方向へ流れる可能性がある場合においても、第１の弁を開とすることにより胴部の内部の貯留水の増加を抑えることができる。このため、蒸気タービンや中間胴へ冷却水が流れ込むことにより発生する、腐食をはじめとした正常な運転を阻害する問題を防止することができる。
【００２１】
上記本発明の復水器において、前記噴霧管に冷却水を供給する冷却水供給管と、前記冷却水供給管に設けられた第２の弁と、を備えていてもよい。
【００２２】
第２の弁を閉方向へ制御することにより、噴霧管への冷却水の流量を減少、あるいは、停止させることができる。
冷却水と蒸気の凝縮水からなる貯留水が胴部の内部で増加し、胴部の側面の開口部から蒸気タービン方向へ流れる可能性がある場合においても、第２の弁を閉方向へ制御とすることにより胴部の内部の貯留水の増加を抑えることができる。
【００２３】
さらに、本発明の復水システムは、前記胴部の底部に設けられたホットウェルと、前記ホットウェルに貯留された貯留水を冷却する冷却塔と、前記貯留水を前記冷却塔へ送水する貯留水送水管と、前記冷却塔で冷却された冷却水を前記噴霧管へ送水する冷却水供給管と、上記復水器のいずれかを備える復水システムとしてもよい。
【００２４】
このような復水システムとすることにより、復水器上端までの設置面からの高さや、蒸気タービン排気から復水器に蒸気を導入する経路までの設置面からの高さを減少させ、設置に必要なコストを削減することが可能な復水システムを提供することが可能となる。
【００２５】
さらに、本発明の発電設備は、蒸気を排気する蒸気タービンと、前記蒸気タービンにより得られる回転動力を基に発電を行う発電装置と、を備える発電装置において、上記の本願発明のいずれかの復水器、または、上記の本願発明の復水システムと、を備えていてもよい。
【００２６】
このような発電設備とすることにより、復水器上端までの設置面からの高さや、蒸気タービン排気から復水器に蒸気を導入する経路までの設置面からの高さを減少させ、設置に必要なコストを削減することが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
蒸気タービンから排出された蒸気を導入する胴部と、胴部の内部に略鉛直に配設され、複数の噴霧口から半径方向に冷却水を噴霧する噴霧管と、を備え、胴部の内部で蒸気と噴霧管から噴霧した冷却水を直接接触させる復水器において、噴霧口は、蒸気が導入される胴部の側面にある開口部に対向する位置に配設されることとしたので、復水器上端までの設置面からの高さや、蒸気タービン排気から復水器に蒸気を導入する経路までの設置面からの高さを減少させ、設置に必要なコストを削減することが可能な直接接触とされた復水器及び復水システム、並びに発電設備を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる復水システムを示す側面図である。
【図２】本発明の噴霧管の詳細を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる噴霧管の配置を示す平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる復水器の側面図である。
【図５】本発明の他の実施形態にかかる噴霧管の配置を示す平面図である。
【図６】従来の復水器の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
同図には、地熱発電設備に利用されて好適な復水システムが示されている。
地熱発電設備は、地中から噴出する蒸気または熱水を図示しない気水分離器などで減圧することにより得られる蒸気が高圧蒸気導入ライン３より蒸気タービン１に導入され、高圧の蒸気の圧力により蒸気タービン１が回転駆動され、蒸気タービン１の回転軸に連動した図示しない発電機を回転させることで電力を得る。対流型地熱発電では、主に火山活動による地熱で高温となった蒸気や高温の地下水を地上にくみ出すことにより、発電に必要な蒸気を得ている。一方、高温岩体型地熱発電では地熱により高温となった地層へ人工的に注水することにより、発電に必要な蒸気を得るものである。このため、高温岩体型地熱発電設備は地下に注水するための坑井を有している。
【００３０】
地熱を熱源として得られた蒸気は蒸気タービン１の入口に導入される。蒸気タービン１の回転軸は発電装置に備えられた発電機（図示せず）と接続されている。このような構成により地熱発電設備は地熱を利用して蒸気タービン１を駆動し、電力を発電して電力の需要先へと供給することができる。
【００３１】
蒸気タービン１から排気された低圧の蒸気は中間胴５を介して、胴部７に導入される。発電設備の運転時には、胴部７は大気圧に対して減圧された状態とされ、出口側の圧力を低くすることにより蒸気タービン１が蒸気から取り出す駆動力を増大させることができる。
胴部７は、復水器６の本体外殻とされる。胴部７内は、蒸気タービン１の起動時にはエゼクタや真空ポンプなどの空気抽出器により減圧される。また、発電設備の所定の運転時には主として復水器６が蒸気タービン１の排気蒸気を冷却することで、所定の真空度に維持されるが、混入した空気などの非凝縮気体はエゼクタや真空ポンプで排気する運用を合せて実施している。
また、胴部７は略円筒形状とされ、底部と上部、及び側面から構成される。胴部７の側面には開口部８が設けられており、開口部８により中間胴５と胴部７の空間が結合され、中間胴５から胴部７へ蒸気を導入することが可能となっている。なお、開口部８は胴部７の側面の一部の領域に設けられる。
【００３２】
胴部７の内部には、略鉛直に配設され、側面に設けた複数の噴霧口１２から半径方向に冷却水を噴霧する複数の噴霧管１１が配設されている。すなわち、噴霧管１１は胴部７の底部から胴部７の上部方向に延在するように配設されている。
また、半径方向に冷却水を噴霧する複数の噴霧口１２は、さらに噴霧管１１の高さ方向（鉛直方向）に所定のピッチで複数段にわたり設けられている。噴霧管１１は中空円管とされ、管内の空間を通って冷却水が供給される。なお、噴霧管１１は冷却水が供給される下端部は封止されておらず、上端部は封止されている。
図２に一例を示すように、噴霧管１１の側面には複数の噴霧口１２が設けられており、ノズル１４を介して噴霧口１２から胴部７の内部の空間に冷却水が所定の分布で噴霧されるようになっている。また、各噴霧管１１は、複数の噴霧口１２から半径方向に冷却水を噴霧するようになっている。このように噴霧管１１に対して噴霧口１２を放射状（本実施形態では４方向）に配設することにより、噴霧管１１の周囲の空間に冷却水を放射状に噴霧することが可能となっている。
【００３３】
また、本実施形態の復水器６は、図３に示すように、開口部８における蒸気５１の進行方向と略垂直に所定のピッチで配設される複数の噴霧管１１からなる噴霧管列を、蒸気５１の進行方向に複数段備え、各噴霧管列の各噴霧管１１は、蒸気５１の進行方向に隣り合う他の噴霧管列の対応する噴霧管１１に対して蒸気５１の進行方向に沿って配設されている。
【００３４】
続いて図４を用いて、本実施形態における胴部７への蒸気５１の導入方法を示す。蒸気タービン１から排出された蒸気５１は中間胴５を通り、胴部７の側面に設けられた開口部８を介して胴部７へ導入される。この開口部８は噴霧口１２に対向する位置に設けられている。すなわち、噴霧口は、蒸気が導入される胴部と略同一水平位置に配設される。つまり、開口部８の下端部は噴霧管１１の上端部よりも鉛直方向において下方向に位置するように配設されている。このため、胴部７へ導入される蒸気タービン１から排出された蒸気５１は、開口部８から鉛直に配設された噴霧管１１の側方に向かって導入される。
【００３５】
胴部７が噴霧管１１の上部に空間を必要とせず、ダクトや中間胴などの蒸気を導入する経路により胴部７の上方から蒸気を導入する必要も無いため、設置面９９から胴部７の上端までの高さは、図６を用いて示した従来の高さＨ０よりも低い高さＨとすることができる。
【００３６】
噴霧管１１の側面に設けられた噴霧口１２から噴霧される冷却水により、領域Ａにおいて胴部７に導入された蒸気タービン１から排出された蒸気５１は冷却され、凝縮する。この領域Ａと開口部８の位置関係は、冷却水の噴霧により蒸気が凝縮する領域である領域Ａの側方と開口部８が対向する位置関係となっている。
凝縮した蒸気は復水となり、胴部７の底部に設けられたホットウェル９に貯留される。凝縮されなかった蒸気や非凝縮気体、あるいは冷却水中に溶存していた気体は排気口４１から図示しないエゼクタや真空ポンプで排気される。（なお、図１では排気口４１は記載を省略されている。）
【００３７】
図１に戻り、本実施形態の復水システムについて説明を続ける。噴霧口１２から噴霧された冷却水は、ホットウェル９に貯留される。ホットウェル９に貯留された、凝縮水と冷却水からなる貯留水は、貯留水送水管１９上に設けられた貯留水送水ポンプ１７により貯留水送水管１９を利用して排水され、冷却塔１５へと導かれる。このため発電設備の定常の運転状態において、ホットウェル９の貯留水が中間胴５側に溢れ出すことはない。
【００３８】
また、ホットウェル９の貯留水の定常の運転状態における水面位置と開口部８の最下部の位置の間には鉛直方向に所定の距離が設けられている。さらに、中間胴５は胴部７に向かって下降する底部１０を備えているため、一時的な貯留水の水位の増加、あるいは、噴霧口１２からの冷却水の飛散により、中間胴５に冷却水（貯留水）が侵入しても、蒸気タービン１へ冷却水が侵入することなく、胴部７内に冷却水を導くことができようになっている。
【００３９】
貯留水送水管１９を利用してホットウェル９から排水された貯留水は冷却塔１５に導かれ、外気により冷却される。冷却された貯留水は再度、冷却水供給管１３により復水器（６）内に導かれ、噴霧口１２から冷却水として噴霧される。
【００４０】
貯留水送水管１９は、外気が導入される冷却塔１５内で貯留水を放出する。そして、貯留水送水管１９には貯留水送水ポンプ１７の下流に貯留水送水弁３１が設けられている。
【００４１】
また、発電に必要な蒸気を得るために地熱により高温となった地層へ人工的に注水する坑井へ貯留水を送水するための還元ライン３３が貯留水送水管１９に接続されていてもよい。還元ライン３３へ送水する貯留水の流量を調整するため、還元ライン３３上には還元ライン弁３５が設けられている。
【００４２】
復水器６は、胴部７に接続され外気を導入することが可能な外気導入管２７と、外気導入管２７に設けられた外気導入弁（第１の弁）２９とを備える。胴部７の内部の圧力を昇圧させる必要が生じた際には、外気導入弁２９を開き、復水器６内の真空破壊を行い、大気圧まで昇圧を行うことができる。外気導入弁２９の開度は、胴部７に設けた水位センサ２１により測定した水位を基に制御部２３が指示することにより、胴部７の水位が所定以上に上昇しないよう自動で制御される。
【００４３】
また、復水器６は噴霧管１１に冷却水を供給する冷却水供給管１３と、冷却水供給管１３に設けられた流量調整弁（第２の弁）２５とを備える。流量調整弁２５の開度は、胴部７に設けた水位センサ２１により測定した水位を基に制御部２３が所定の開度を指示することにより自動で調整される。また、胴部７の水位が所定以上に上昇した場合は、流量調整弁２５の開度は、制御部２３からの指示によって全閉とされ、噴霧管１１へ供給される冷却水を遮断する遮断弁としても用いることができる。
【００４４】
本実施形態の復水システムは、ホットウェル９に貯留された貯留水を冷却する冷却塔１５と、貯留水を冷却塔１５へ送水する貯留水送水管１９と、冷却塔１５で冷却された冷却水を噴霧管１１へ送水する冷却水供給管１３と、を備える。また、本実施形態の復水システムを備える発電設備は、上記復水システムと蒸気タービン１と、蒸気タービン１により得られる回転動力を基に発電機で発電を行う発電装置と、を備える。
【００４５】
このように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
噴霧管１１の側面には複数のノズル１４が設けられており、噴霧口１２を介して冷却水が胴部７の内部に所定の分布により冷却水を噴霧することができるようになっている。胴部７の内部で蒸気と水滴の状態の冷却水が直接接触することとなり、効率的に蒸気の凝縮を行うことができるようになっている。
【００４６】
本実施形態の復水器６が、複数の噴霧口１２から半径方向に冷却水を噴霧する噴霧管１１を備えていることにより、噴霧管の周囲の空間に対して冷却水を放射状に噴霧することができるため、胴部７へ導入される蒸気流入量に関わらず所定の凝縮を行うことが可能となる。すなわち、噴霧管１１の周囲の空間において蒸気の凝縮が行われるため、流入する蒸気により凝縮がなされる領域の大きさが変化することが無く、安定的に蒸気を凝縮することが可能である。そして、蒸気の流れに逆らって冷却水を噴霧する噴霧口１２が存在しているため、このような噴霧口１２から噴霧された冷却水の水滴は蒸気との相対速度が大きくなり、効率的に蒸気の凝縮が行うことができる。さらに、噴霧管１１に他の噴霧管１１あるいはその噴霧管１１自身から噴霧した冷却液が付着することにより、蒸気と冷却水が直接接触する面積が増加するため、蒸気の凝縮効率が向上する。
【００４７】
噴霧管１１が、蒸気タービン１から排出された蒸気の流速が中間胴５に比べて遅い胴部７に設けられる構成としているため、噴霧管１１による蒸気の流れの圧力損失を少なく抑えることができる。蒸気タービン１から排出された蒸気の流れが流路内の障害物により圧力損失を生じると、蒸気圧力を得ることに対応する凝縮温度を低下させる必要が生じるため、復水器の凝縮効率が低下する。つまり、上記の構成とすることにより、蒸気の流れの圧力損失を抑えることができるので、凝縮効率が向上させて胴部７を小型化することが可能となる。
【００４８】
開口部８における蒸気５１の進行方向と略垂直に所定のピッチで配設される複数の噴霧管１１からなる噴霧管列を蒸気の進行方向に複数段備えているため、噴霧管列が単段である場合に比べて蒸気をより低温まで冷却することができ、蒸気の凝縮を促進することができる。また、各噴霧管列の各噴霧管１１は、蒸気５１の進行方向に隣り合う他の噴霧管列の対応する噴霧管１１に対して蒸気の進行方向に沿って配設される。すなわち、この噴霧管１１が開口部８における前記蒸気の進行方向と平行な直線上に配設されているため、導入された蒸気の流れを妨げることが無く、複数の噴霧管１１からなる噴霧管群において、圧力損失を減少させることができる。圧力損失を生じると蒸気圧力得ることに対応する凝縮温度を低下させる必要性が生じるため、復水器の凝縮効率が低下するが、上記の構成によりこの凝縮効率の低下を最小限とすることができる。凝縮効率が向上することにより胴部７を小型化することが可能となるため、復水器６の設置に必要なコストを削減することができる。
【００４９】
開口部８は噴霧口１２に対向する位置に設けられているため、胴部７が噴霧管１１の上部に空間を必要とせず、ダクトや中間胴５などの蒸気を導入する経路により胴部７の上方から蒸気を導入する必要も無い。したがって、設置面９９から胴部７の上端までの高さを、図６に示した従来の高さＨ０よりも低い高さＨとすることができ、復水器の設置に必要なコストを削減することが可能となる。
【００５０】
ホットウェル９の貯留水の水面と開口部８の最下部の間には鉛直方向に所定の距離が設けられており、さらに中間胴５の底部１０は胴部７に向かって下降するように配設されている。すなわち、底部１０を鉛直方向下側へ少し傾斜して、胴部７に向かって下降しながら蒸気タービン１から排出された蒸気５１を導入している。ため、ホットウェル９に貯留された貯留水や飛散した冷却水が排気ダクトや蒸気タービン１の方向に流れ込むことを防止することができ、胴部７へ貯留水や冷却水を導くことができる。中間胴５側へ冷却水が流れ込むことにより生じる蒸気タービン１内部や、中間胴５側における腐食の発生を防止するなど、正常な運転を阻害する問題を防止することができる。
【００５１】
外気導入管２７と、外気導入管２７に設けられた外気導入弁２９とを備えるため、外気導入弁２９を開くことにより、復水器６内の真空破壊を行い、胴部７の内部の圧力を大気圧に対して減圧された状態から大気圧まで昇圧することができる。これにより、ホットウェル９の貯留水の水位が所定の値を超えた場合、外気導入弁２９を開くことにより、噴霧管１１からの冷却水の噴霧量を減少させ貯留水の増加を抑えることができる。
【００５２】
噴霧管１１に冷却水を供給する冷却水供給管１３と、冷却水供給管１３に設けられた流量調整弁２５とを備えることにより、冷却水供給管１３への冷却水の供給量を減少させ、噴霧管１１からの冷却水の噴霧を減少させることができる。ホットウェル９の貯留水の水位が所定の値を超えた場合、流量調整弁２５により噴霧管１１からの冷却水の噴霧を減少または停止させ、貯留水の増加を抑えることができる。
このようにして、貯留水の増加を抑えるので、中間胴５側へ貯留水が流れ込むことにより生じる蒸気タービン１内部や、中間胴５側における腐食の発生を防止するなど、正常な運転を阻害する問題を防止することができる。
【００５３】
噴霧口１２から冷却水を噴霧する駆動力には、大気圧と、減圧された胴部７の内部の圧力との差圧を利用することとした。しかし、この差圧を利用する他に、噴霧管１１に供給される冷却水をポンプ等により昇圧し、噴霧することとしても良い。
【００５４】
本実施形態の復水システムが上記の構成を備えることにより、復水器６上端までの設置面９９からの高さや、復水器６に蒸気を導入する経路までの設置面からの高さを減少させ、設置に必要なコストを削減することが可能となる。
【００５５】
本実施形態において、噴霧管１１の上端部は、冷却水が供給される下端部を除いて封止されている。上端部を封止するほかにも、上端部を他の噴霧管の上端部に接続することとしてもよいし、あるいは、継ぎ手を介して他の噴霧管１１に接続してもよい。
また、噴霧管１１は胴部７の内部に鉛直に設けられることとしたが、胴部７の内部に水平に配設しても良い。このように噴霧管１１を水平に配設することにより、噴霧管１１から噴出された冷却水が重力で鉛直下側に向う冷却水カーテン雰囲気をより均一に作る出すことが出来るとともに、蒸気の流れを噴霧管により乱されることがより少なくなるため、圧力損失をより少なく抑えることができる。つまり、凝縮効率を向上することにより胴部および復水器を小型化することが可能となる。
【００５６】
中間胴５について、底面１０が胴部７に近づくにつれて単調に下降するよう傾斜した構成を記載しているが、中間胴５の形状は適時変更することができる。例えば、蒸気タービン１から排出される蒸気の静圧を上昇させるため下流側の流路断面積が増加する形状としてもよい。このような形状とすることにより、蒸気の静圧回復を図ることができる。中間胴５の上面が水平、あるいは、胴部７に近づくにつれて上昇するよう傾斜した形状としても良い。
【００５７】
本実施形態においては、図３に示すような配置により噴霧管１１を碁盤目状に配設することとしたが、図５に示すように、開口部８における蒸気５１の進行方向と略垂直に所定のピッチで配設される複数の噴霧管１１からなる噴霧管列を蒸気５１の進行方向に複数段備え、各噴霧管列の各噴霧管１１は、蒸気５１の進行方向に隣り合う他の噴霧管列の対応する噴霧管１１に対して蒸気５１の進行方向からオフセットされた位置に配設されてもよい。
噴霧管１１が所謂、千鳥配列をとるように配設されることにより、噴霧管１１と隣接する噴霧管１１との間隔をとることができるため、噴霧した冷却水が蒸気と直接接触する領域を確保すために必要な胴部７を小型にすることができる。
【００５８】
上記の復水器６と、ホットウェル９に貯留された貯留水を冷却する冷却塔１５と、貯留水を前記冷却塔１５へ送水する貯留水送水管１９と、冷却塔１５で冷却された冷却水を噴霧管１１へ送水する冷却水供給管１３と、を備える復水システムとすることにより、蒸気に必要な冷却水の一部、あるいは全量に貯留水を使用することができる。また、得られた貯留水を、地熱により高温となった地層へ注水することにより、蒸気タービン１を駆動する蒸気を得ることができる。すなわち、設備の運転にあたり新たに地中から汲上が必要となる水量を抑えることができ、水資源が豊富ではない地域で使用されて好適な復水システムを提供することができる。
【００５９】
また、貯留水送水管１９の貯留水送水ポンプ１７の下流に貯留水送水弁３１が設けられているため、貯留水送水弁３１を閉とすることにより、所定の真空度にて運転される胴部７と冷却塔１５との差圧を駆動力として貯留水送水管１９内を流体が逆流、すなわち、胴部７側へ流れることを防止できる。つまり、貯留水送水弁３１を閉とすることにより、常時貯留水送水ポンプ１７を駆動する必要が無くなる。
【００６０】
蒸気タービン１と、蒸気タービン１により得られる回転動力を基に発電を行う発電装置と、上記の復水器６または復水システムを備える発電設備とすることにより、復水器６上端までの設置面９９からの高さや、復水器６に蒸気を導入する経路までの設置面９９からの高さを減少させ、設置に必要なコストを削減することが可能な発電設備を提供することができる。
【００６１】
本発明の復水器及び復水システム、並びに発電設備は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。例えば、胴部７の形状として略円筒形状であることを示したが、胴部７の形状は略円筒形状に限定されない。
【符号の説明】
【００６２】
１  蒸気タービン
５  中間胴
６  復水器
７  胴部
８  開口部
９  ホットウェル
１０  底部
１１  噴霧管
１２  噴霧口
１３  冷却水供給管
１５  冷却塔
１９  貯留水送水管
２５  流量調整弁（第２の弁）
２７  外気導入管
２９  外気導入弁（第１の弁）
【図１】
2013148296.tif 000003
【図２】
2013148296.tif 000004
【図３】
2013148296.tif 000005
【図４】
2013148296.tif 000006
【図５】
2013148296.tif 000007
【図６】
2013148296.tif 000008