(57)【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なう蒸気ドラム本体と、
前記蒸気ドラム本体の上部に接続され、前記気液混合流体を前記蒸気ドラム本体に供給する複数の上昇管と、
前記蒸気ドラム本体内部の外縁部に設けられ、前記気液混合流体を流通するシュラウドと、
前記シュラウド内に設けられ、前記気液混合流体の移動を規制する仕切と
を具備し、
前記蒸気ドラム本体は、円筒の形状の第１円筒を有し、前記第１円筒の中心軸は、水平方向に向いており、
前記シュラウドは、前記第１円筒の側面の曲面としての第１曲面と、前記中心軸と同軸を成す前記第１円筒よりも小さい半径を有する円筒の側面の曲面としての第２曲面と、前記中心軸を含む鉛直平面に関して左右対称の位置にあり、一方の長辺を前記第１曲面と接合し、他方の長辺を前記第２曲面と接合する２つの平面とで形成される領域であり、
前記上昇管は、
前記鉛直平面を挟んだ前記第１円筒の一方の側としての缶後側に、前記中心軸に対して平行に並んでいる前記第１円筒上の位置に接続された複数の第１上昇管と、
前記複数の第１上昇管の列と平行して、前記缶後側に接続された複数の第２上昇管と、
前記複数の第２上昇管の列と平行して、前記缶後側と反対の側として缶前側に接続された複数の第３上昇管と
を備え、
前記仕切は、前記上昇管から供給される前記気液混合流体を前記缶前側に向かうものと前記缶後側に向かうものとに分け、
前記気液混合流体の前記缶前側に向かうものの流量と前記缶後側に向かうものの流量とは、概ね等しい
蒸気ドラム。
【請求項２】
前記仕切は、前記複数の第２上昇管の各々から供給される前記気液混合流体の各々が、交互に前記缶前側と前記缶後側とに向かうように前記シュラウドを仕切る
請求項１に記載の蒸気ドラム。
【請求項３】
前記仕切は、前記シュラウドにおいて、前記複数の第２上昇管と前記蒸気ドラム本体との接合部の各々の中心を通る直線上に設置されている
請求項１に記載の蒸気ドラム。
【請求項４】
前記仕切は、前記シュラウドにおいて、前記第２上昇管と蒸気ドラム本体との接合部近傍の前記缶後側の三方を囲み、前記缶前側のみを開放している
請求項１に記載の蒸気ドラム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の蒸気ドラムと、
高温のガスを流通するケーシング内にあり、前記蒸気ドラムから水を供給され、前記ガスの熱により、前記気液混合流体を生成する蒸発器と
を具備する
ボイラ。
【請求項６】
前記ケーシング内にあり、前記蒸気ドラムから蒸気を供給され、前記ガスの熱により、過熱蒸気を生成する過熱器を更に具備する
請求項５に記載のボイラ。
【請求項７】
請求項６に記載のボイラと、
前記過熱蒸気を用いる蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの回転により発電を行なう発電機と
を具備する
発電システム。
【請求項８】
ガスタービンを更に具備し、
前記ボイラの用いる前記ガスは、前記ガスタービンの排ガスを含む
請求項７に記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気ドラム及び自然循環排ガスボイラに関し、特に、上昇管を非対称に接続された蒸気ドラム及びそれを用いた自然循環排ガスボイラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
排熱回収ボイラに例示されるボイラには、循環する飽和水と飽和蒸気とが混合した気液混合流体を分離する蒸気ドラムが利用されている。この蒸気ドラムは、蒸気と水とを分離する。そのとき、蒸気は蒸気タービンなどに利用され、水は蒸気生成のため再びボイラ内で加熱される。
【０００３】
ここで、従来技術を用いた蒸気ドラムについて説明する。
図５は、従来の蒸気ドラムの構成を示す図である。図５（ｂ）は、蒸気ドラム１０１を上方から見た外観図であり、図５（ａ）は、図５（ｂ）のＡの方向から見た断面の概略図である。
蒸気ドラム１０１は、シュラウド１０５を有する蒸気ドラム本体１１０、セパレータ１０６、スクラバ１０９、導入管１１７を具備する。そして、その内部で分離された水１１９−２が存在している貯水部１０７と、分離された蒸気１１９−１が存在している蒸気部１０８とを形成している。
蒸気ドラム１０１には、その上部に上昇管１１１〜上昇管１１４、飽和蒸気管１１５が接続されている。また、その下部に降水管１１６が接続されている。
【０００４】
蒸気ドラム本体１１０は、円筒中空形状を有し、その円筒の中心の軸（以下「中心軸」）は、水平方向に向いている。内部に有する機器により、蒸気ドラム本体１１０の上部に開放され接続された上昇管１１１〜上昇管１１４から供給される気液混合流体１１８を、気体（蒸気１１９−１）と液体（水１１９−２）とに分離する。分離された気体（蒸気１１９−１）と液体（水１１９−２）とは、それぞれ別々に外部に送出される。ここで、蒸気ドラムの中心軸を含む鉛直な平面で分れる一方を缶前、他方を缶後と呼ぶ。図５（ｂ）においては、蒸気ドラム本体１１０の図における上方側を缶後、下方側を缶前とする。以下、図１〜図３において同じとする。
【０００５】
シュラウド１０５は、蒸気ドラム本体１１０の内部にある。蒸気ドラム本体１１０と同軸を成す蒸気ドラム本体１１０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１１０の外側面（曲面部）とで挟まれる空間の領域である。ただし、蒸気ドラム本体１１０の上側半分にのみ存在する。蒸気ドラム本体１１０に導入された気液混合流体１１８を蒸気ドラム本体１１０内部へ導く。
【０００６】
導入管１１７は、シュラウド１０５の内側から蒸気ドラム本体１１０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１０５へ開放して接続され、他端部をセパレータ１０６（後述）へ開放して接続している。シュラウド１０５を通った気液混合流体１１８をセパレータ１０６へ供給する。
【０００７】
セパレータ１０６は、円筒形の外形を有し、その外側面（曲面部）に導入管１１７が開放されて接続している。また、一端部を貯水部１０７へ、他端部を蒸気部１０８へ開放している。そして、導入管１１７から供給された気液混合流体１１８を、水１１９−２と蒸気１１９−１とに分離する。分離された水１１９−２は、貯水部１０７へ向かい、分離された蒸気１１９−１は、蒸気部１０８へ向かう。セパレータ１０６は、缶前と缶後とにおいて、鉛直平面に関して対称に設置されている。
【０００８】
貯水部１０７は、分離された水１１９−２が存在する領域である。その水１１９−２は、蒸気ドラム本体１１０の下部に開放されて接続されている降水管１１６を通り、外部へ送出される。一方、蒸気部１０８は、分離された蒸気１１９−１が存在する領域である。その蒸気１１９−１は、ミスト（微小水滴）を含んでいる。そして、スクラバ１０９へ向かう。
【０００９】
スクラバ１０９は、ミストを含む蒸気１１９−１から、ミストを凝集することにより除去する。ミストが凝集した水は、スクラバ１０９から貯水部１０７へ滴下する。また、ミストを取り除かれた蒸気１１９−１は、蒸気ドラム本体１１０の上部に開放されて接続されている飽和蒸気管１１５を通り、外部へ送出される。スクラバ１０９は、缶前と缶後とにおいて、鉛直平面に関して対称に設置されている。
【００１０】
上昇管１１１〜上昇管１１４は、外部（例示：ボイラの蒸発器や節炭器）から供給される気液混合流体１１８を蒸気ドラムに供給する配管である。
上昇管１１１は複数本あり、蒸気ドラム本体１１０の缶後側の上部に、蒸気ドラム本体１１０の中心軸を含む鉛直な平面（以下、「鉛直平面」）と一定の距離（以下、「第１距離」）をなして、その中心軸方向に沿って、等間隔（以下、「第１間隔」）で並んで、開放されて接続している。
上昇管１１２は複数本あり、蒸気ドラム本体１１０の缶後側の上部の、上昇管１１１よりも鉛直平面に近い側に、鉛直平面と一定の距離（以下、「第２距離」）をなして、その中心軸方向に沿って、等間隔（以下、「第２間隔」）で並んで、開放されて接続している。ただし、上昇管１１２の列は、上昇管１１１の列と平行で、第１距離は第２距離より大きいが、上昇管１１１の列に対して中心軸方向に少しずれた位置である。
上昇管１１３は複数本あり、蒸気ドラム本体１１０の缶前側の上部に、鉛直平面と第２距離をなして、その中心軸方向に沿って、第２間隔で並んで、開放されて接続している。
上昇管１１４は複数本あり、蒸気ドラム本体１１０の缶前側の上部に、鉛直平面と第１距離をなして、その中心軸方向に沿って、第１間隔に並んで、開放されて接続している。ただし、上昇管１１４の列は、上昇管１１３の列と平行であるが、中心軸方向に少しずれた位置である。
【００１１】
上昇管１１１と上昇管１１３とは、中心軸方向には同じ位置に接続されている。同様に、上昇管１１２と上昇管１１４とは、中心軸方向には同じ位置に接続されている。
また、缶前の上昇管１１１及び上昇管１１２から蒸気ドラム本体１１０に供給される気液混合流体１１８と、缶後の上昇管１１３及び上昇管１１４から蒸気ドラム本体１１０に供給される気液混合流体１１８とは、概ね等しい量である。
【００１２】
飽和蒸気管１１５は、蒸気ドラムで分離された蒸気１１９−１を外部（例示：ボイラの過熱器）へ供給するための配管である。
飽和蒸気管１１５は、蒸気ドラム本体１１０の上部が鉛直平面と交わり形成する直線上に（中心軸方向に沿って）、等間隔（以下、「第３間隔」）で並んで、開放されて接続している。
【００１３】
降水管１１６は、蒸気ドラム本体１１０で分離された水１１９−２を外部（例示：ボイラの蒸発器）へ供給するための配管である。
降水管１１６は、蒸気ドラム本体１１０の下部が鉛直平面と交わり形成する直線上に（中心軸方向に沿って）、等間隔（以下、「第４間隔」）で並んで、開放されて接続している。
【００１４】
次に、従来技術を用いた蒸気ドラムの動作について、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して説明する。
外部（例示：ボイラの蒸発器や節炭器）から供給される気液混合流体１１８は、上昇管１１１〜上昇管１１４を経由して、蒸気ドラム本体１１０へ供給される。その時、缶前の上昇管（１１１及び１１２）を経由する気液混合流体１１８と、缶後の上昇管（１１３及び１１４）を経由する気液混合流体１１８とは、概ね等しい量である。
【００１５】
気液混合流体１１８は、蒸気ドラム本体１１０の内部のシュラウド１０５を通り、導入管１１７に向かう。このとき、缶前側のシュラウド１０５を通過する気液混合流体１１８と、缶後側のシュラウド１０５を通過する気液混合流体１１８とは、概ね等しい量である。
【００１６】
気液混合流体１１８は、導入管１１７に達した後、セパレータ１０６に入り、蒸気１１９−１と水１１９−２とに分離する。分離された蒸気１１９−１は、蒸気部１０８へ、水１１９−２は貯水部１０７へ向かう。このとき、蒸気１１９−１には、ミストが含まれている。
【００１７】
貯水部１０７の水１１９−２は、降水管１１６経由で外部（例示：ボイラの蒸発器）へ送出される。
一方、蒸発部１０８のミストを含んだ蒸気１１９−１は、スクラバ１０９においてミストを分離される。分離されたミストは、貯水部１０７へ滴下する。分離された蒸気１１９−１は、飽和蒸気管１１５経由で外部（例示：ボイラの過熱器）へ送出される。
【００１８】
上記の蒸気ドラム１０１では、上昇管１１１〜上昇管１１４は、蒸気ドラム本体１１０の缶前及び缶後の各々に、概ね等しい気液混合流体１１８を供給する。すなわち、上昇管１１１及び上昇管１１２が供給する気液混合流体１１８の量と、上昇管１１３及び上昇管１１４が供給する気液混合流体１１８の量とは、概ね等しい。そうすることにより、その後のセパレータ１０６−スクラバ１０９での気液分離行程が良好に進むと考えられる。
【００１９】
しかし、図５で示す蒸気ドラム１０１は、上昇管１１１〜上昇管１１４の数が多い。それに伴って、配管が複雑になる場合も起こりうる。従って、配管のフレキシビリティを向上させ、設計の自由度を高めることができる技術が求められている。また、配管の数を減少し、蒸気ドラム１０１及びその周辺機器のコンパクト化を実施することが可能な技術が望まれている。
【００２０】
また、配管のフレキシビリティを向上させ、設計の自由度を高め、蒸気ドラム１０１及びその周辺機器のコンパクト化を実施する際、蒸気ドラム１０１の上部の上昇管１１１〜１１４の配置が、缶前及び缶後で非対称になる場合がある。そのとき、セパレータ１０６に達する気液混合流体の量が、缶前と缶後とで大きくずれ、気液分離の機能や効率に影響を与えることが予測される。
従って、配管のフレキシビリティ及び設計の自由度を高め、蒸気ドラム１０１及びその周辺機器のコンパクト化を実施する際、セパレータ１０６に達する気液混合流体の量を缶前と缶後とで均等化し、気液分離の機能や効率に影響を与ない技術が望まれている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、配管のフレキシビリティを向上させ、設計の自由度を高めることができる蒸気ドラム及びボイラを提供することである。
【００２２】
また、本発明の他の目的は、配管の数を減少し、コンパクト化を実施することが可能な蒸気ドラム及びボイラを提供することである。
【００２３】
本発明の更に他の目的は、配管のフレキシビリティ及び設計の自由度を高め、蒸気ドラム及びその周辺機器のコンパクト化を実施する際、気液分離の機能や効率に影響を受けない蒸気ドラム及びボイラを提供することである。
【００２４】
本発明の別の目的は、配管のフレキシビリティ及び設計の自由度を高め、蒸気ドラム及びその周辺機器のコンパクト化を実施する際、低コスト且つ容易に実行することが可能な蒸気ドラム及びボイラを提供することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００２６】
従って、上記課題を解決するために、本発明の蒸気ドラムは、蒸気ドラム本体（１０）と、上昇管（１１〜１３）と、シュラウド（５）と、仕切（２〜４）とを具備する。ここで、蒸気ドラム本体（１０）は、飽和状態の気液混合流体（１８）の気液分離を行なう。上昇管（１１〜１３）は、複数あり、蒸気ドラム本体（１０）の上部に接続され、気液混合流体（１８）を蒸気ドラム本体（１０）に供給する。シュラウド（５）は、蒸気ドラム本体（１０）内部の外縁部に設けられ、気液混合流体（１８）を流通する。仕切（２〜４）は、シュラウド（５）内に設けられ、気液混合流体（１８）の移動を規制する。
【００２７】
また、本発明の蒸気ドラムは、蒸気ドラム本体（１０）が、円筒の形状の第１円筒（４０）を有し、第１円筒（４０）の中心軸（Ｐ）は、水平方向に向いている。シュラウド（５）は、第１円筒（４０）の側面の曲面としての第１曲面（４０’）と、中心軸（Ｐ）と同軸を成す第１円筒（４０）よりも小さい半径を有する円筒の側面の曲面としての第２曲面（４１）と、中心軸（Ｐ）を含む鉛直平面に関して左右対称の位置にあり、一方の長辺を第１曲面（４０’）と接合し、他方の長辺を第２曲面（４１）と接合する２つの平面（４２）で形成される領域である。上昇管（１１〜１３）は、複数の第１上昇管（１１）と、複数の第２上昇管（１２）と、複数の第３上昇管（１３）とを具備する。ここで、複数の第１上昇管（１１）は、その鉛直平面を挟んだ第１円筒（４０）の一方の側としての缶後側に、中心軸（Ｐ）に平行に第１円筒（４０）に接続される。複数の第２上昇管（１２）は、複数の第１上昇管（１１）の列と平行して、その缶後側に接続される。複数の第３上昇管（１３）は、複数の第２上昇管（１２）の列と平行して、その缶後側と反対の側として缶前側に接続される。仕切（２〜４）は、上昇管（１１〜１３）から供給される気液混合流体（１８）をその缶前側に向かうものとその缶後側に向かうものとに分ける。
【００２８】
また、本発明の蒸気ドラムは、気液混合流体（１８）のその缶前側に向かうものの流量とその缶後側に向かうものの流量とは概ね等しい。
【００２９】
また、本発明の蒸気ドラムにおいて、仕切（２）は、複数の第２上昇管（１２）の各々から供給される気液混合流体（１８）の各々が、交互にその缶前側とその缶後側とに向かうようにシュラウド（５）を仕切る。
【００３０】
更に、本発明の蒸気ドラムは、仕切（３）が、シュラウド（５）において、複数の第２上昇管（１２）と蒸気ドラム本体（１０）との接合部の各々の中心を通る直線上に設置されている。
【００３１】
更に、本発明の蒸気ドラムは、仕切（４）が、シュラウド（５）において、第２上昇管（１２）と蒸気ドラム本体（１０）との接合部近傍のその缶後側の三方を囲み、その缶前側のみを開放している。
【００３２】
上記課題を解決するために、本発明のボイラは、蒸気ドラム（７４、２４、３４）と、蒸発器（７２、２２、３２）とを具備する。蒸気ドラム（７４、２４、３４）は、上記各項のいずれか一項に記載されている。蒸発器（７２、２２、３２）は、高温のガスを流通するケーシング（５２）内にあり、蒸気ドラム（７４、２４、３４）から水を供給され、そのガスの熱により、気液混合流体（１８）を生成する。
【００３３】
また、本発明のボイラは、ケーシング（５２）内にあり、蒸気ドラム（７４、２４、３４）から蒸気（１９−１）を供給され、そのガスの熱により、過熱蒸気を生成する過熱器（７３、２３、３３）とを更に具備する。
【００３４】
上記課題を解決するために、本発明の発電システムは、上記に記載のボイラ（５１）と、その過熱蒸気を用いる蒸気タービン（５３、５４、５５）と、蒸気タービン（５３、５４、５５）の回転により発電を行なう発電機（６３）とを具備する。
【００３５】
また、本発明の発電システムは、ガスタービン（６２）を更に具備する。そして、ボイラ（５１）の用いるそのガスは、ガスタービン（６２）の排ガスを含む。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明である蒸気ドラム及びボイラの実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。
本実施例において、蒸気ドラム及びそれを適用した竪型排熱回収ボイラを例に示して説明する。しかし、他の形式のボイラ及びそれに用いられる蒸気ドラムにおいても、適用可能である。
【００３７】
（実施例１）
本発明である蒸気ドラムの第１の実施の形態について説明する。
図１は、本発明である蒸気ドラムの第１の実施の形態における構成を示す図である。図１（ｂ）は、蒸気ドラム１を上方から見た外観図であり、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡの方向から見た断面の概略図である。
蒸気ドラム１は、シュラウド５を有する蒸気ドラム本体１０、仕切板２、セパレータ６、スクラバ９、導入管１７を具備する。そして、その内部で、気液混合流体１８から分離された水１９−２が存在している貯水部７と、分離された蒸気１９−１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１１〜上昇管１３、飽和蒸気管１５が接続されている。また、その下部に降水管１６が接続されている。
【００３８】
本発明では、蒸気ドラム本体１０の上部に接続する上昇管１１〜１３の内、鉛直平面に関して片方の側のものを削減している。この配管の削減により、蒸気ドラム１の他の配管のフレキシビリティが高くなり、設計の自由度を向上させることが出来る。また、配管の数が削減されているので、蒸気ドラム１をコンパクトにすることが可能となる。ただし、図１の場合、缶後側に多く（上昇管１１及び上昇管１２）、缶前側に少ない（上昇管１３のみ）いので、シュラウド５内で、缶後のセパレータ６に向かう気液混合流体１８の方が、缶前のセパレータ６に向かう気液混合流体１８よりも多くなる可能性がある。しかし、本発明における蒸気ドラム１は、シュラウド５内に仕切板２を設け、その仕切板２によりシュラウド５内での気液混合流体１８の分配を缶前側と缶後側とで等しくなるようにしている。
【００３９】
以下、各構成について説明する。
蒸気ドラム本体１０は、円筒の形状の第１円筒４０を有する。その第１円筒４０の中心軸Ｐは、水平方向に向いている。蒸気ドラム本体１０における第１円筒４０の側面の曲面としての第１曲面４０’上部に上昇管１１〜上昇管１３を開放され接続されている。そして、それらの上昇管から供給される気液混合流体１８を、気体（蒸気１９−１）と液体（水１９−２）とに分離する。分離された蒸気１９−１と水１９−２とは、それぞれ別々に外部に送出される。
【００４０】
シュラウド５は、蒸気ドラム本体１０の内部にある。そして、第１曲面４０’と、中心軸Ｐと同軸を成す第１円筒４０よりも小さい半径を有する円筒の側面の曲面としての第２曲面４１と、中心軸Ｐを含む鉛直平面に関して左右対称の位置にあり、一方の長辺を第１曲面４０’と接合し、他方の長辺を第２曲面４１と接合する２つの長方形の平面板４２で形成される領域である。ただし、蒸気ドラム本体１０の概ね上側半分に存在する。蒸気ドラム本体１０に導入された気液混合流体１８を蒸気ドラム本体１０内部へ導くための流路の機能を有する。
【００４１】
仕切板２（−１〜ｎ、ただし、図１中は１〜９）は、シュラウド５内に設置され、第１曲面４０’と第２曲面４１とに垂直に接合している板である。シュラウド５内部を通る気液混合流体１８の流通を規制する。すなわち、仕切板２は、複数の上昇管１２（−１〜ｌ）からシュラウド５へ供給される気液混合流体１８の概ね半分の量を缶前側に、他の半分を缶後側に流通するように規制する。
【００４２】
より詳細には、以下のように設置されている。
先ず、仕切板２−１は、上昇管１１の列及び上昇管１２の列と平行に、両列の間の領域に設置されている。一端部は、蒸気ドラム本体１０の端部に、他端部は、上昇管１１−２の中心部と上昇管１３−２の中心部とを結ぶ線上の位置まで延びている。
仕切板２−２は、上昇管１１−２の中心部と上昇管１３−２の中心部とを結ぶ線上に（仕切板２−１に垂直に）設置されている。一端部は、仕切板２−１の他端部に、他端部は、上昇管１２の列及び飽和蒸気管１５の列の間の領域まで延びている。
仕切板２−３は、上昇管１２の列及び飽和蒸気管１５の列と平行に、両列の間の領域に（仕切板２−２に垂直に）設置されている。一端部は、仕切板２−２の他端部に、他端部は、上昇管１１−３の中心部と上昇管１３−３の中心部とを結ぶ線上の位置まで延びている。
仕切板２−４は、上昇管１１−３の中心部と上昇管１３−３の中心部とを結ぶ線上に（仕切板２−３に垂直に）設置されている。一端部は、仕切板２−３の他端部に、他端部は、上昇管１１の列及び飽和蒸気管１２の列の間の領域まで延びている。
仕切板２−５は、上昇管１１の列及び上昇管１２の列と平行に、両列の間の領域に（仕切板２−４に垂直に）設置されている。一端部は、仕切板２−４の他端部に、他端部は、上昇管１１−４の中心部と上昇管１３−４の中心部とを結ぶ線上の位置まで延びている。
以下同様に、仕切板２が、上昇管１２からの気液混合流体１８を缶前と缶後に分配するように設置されている。
【００４３】
これにより、隣り合う２本の上昇管１２についてみると、一方は缶前側に他方は缶後側に気液混合流体１８が流れるようになる。例えば、上昇缶１２−１は、仕切板２−１及び２−２の作用により、缶前側へ気液混合流体１８を供給することになる。一方隣り合う上昇管１２−２は、仕切板２−２〜２−４の作用により、缶後側へ気液混合流体１８を供給することになる。すなわち、缶前側と缶後側のセパレータ６に概ね均等に気液混合流体１８が供給されることになる。
【００４４】
ここで、仕切板２は、上昇管１２について、その気液混合流体１８が一本毎に缶前側と缶後側とに流れるように仕切っている。これは、二本毎あるいはそれ以上の本数毎でも実施可能である。あるいは、必ずしも一定の周期である必要はない（例えば、両端は一本毎、中心付近は２本毎、など）。ただし、それにより、缶前側及び缶後側のセパレータ６へ概ね均等に気液混合流体１８が供給されれば良い。
【００４５】
導入管１７は、シュラウド５において、第２曲面４１の下方から、更に内部へ向かう方向に延びる円筒管である。缶前と缶後とにおいて、鉛直平面に関して左右対称の位置の第２曲面４１に、中心軸Ｐと平行な方向に、複数本設置されている。そして、一端部をシュラウド５へ開放して接続され、他端部をセパレータ６（後述）へ開放して接続している。シュラウド５を通った気液混合流体１８をセパレータ６へ供給する。
【００４６】
セパレータ６は、円筒状の外形を有し、その円筒の途中の外側面（曲面部）に導入管１７が開放されて接続されている。また、円筒の上部（一端部）を貯水部７へ、下部（他端部）を蒸気部８へ開放している。そして、導入管１７から供給された気液混合流体１８を、水１９−２と蒸気１９−１に分離する。分離された水１９−２は、貯水部７へ向かい、分離された蒸気１９−１は、蒸気部８へ向かう。セパレータ６は、缶前と缶後とにおいて、導入管１７の数だけ鉛直平面に関して対称に設置されている。
【００４７】
貯水部７は、気液混合流体１８から分離された水１９−２が存在する領域である。その水１９−２は、蒸気ドラム本体１０の下部に開放されて接続されている降水管１６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１９−１が存在する領域である。その蒸気１９−１は、ミスト（微小水滴）を含んでいる。そして、スクラバ９へ向かう。
【００４８】
スクラバ９は、ミストを含む蒸気１９−１から、ミストを凝集し除去する。ミストが凝集した水は、スクラバ９から貯水部７へ移る。また、ミストを取り除かれた蒸気１９−１は、蒸気ドラム本体１０の上部に開放されて接続されている飽和蒸気管１５を通り、外部へ送出される。スクラバ９は、缶前と缶後とにおいて、鉛直平面に関して対称に設置されている。
【００４９】
上昇管１１〜上昇管１３は、外部（例示：ボイラの蒸発器や節炭器）から供給される気液混合流体１８を蒸気ドラムに供給する配管である。
第１上昇管としての上昇管１１（−１〜ｍ、ただし、図１中は１〜５）は複数本あり、蒸気ドラム本体１０の第１円筒４０（の第１曲面４０’）の缶後側の上部に接続している。そして、蒸気ドラム本体１０の中心軸Ｐを含む鉛直な平面（鉛直平面）と一定の距離（以下、「第１距離」）をなして、その中心軸Ｐ方向に沿って、等間隔（以下、「第１間隔」）で並んで、開放されて接続している。
【００５０】
第２上昇管としての上昇管１２（−１〜ｌ、ただし、図１中は１〜４）は複数本あり、蒸気ドラム本体１０の第１円筒４０（の第１曲面４０’）の缶後側の上部の、上昇管１１よりも鉛直平面に近い側に接続している。そして、鉛直平面と一定の距離（以下、「第２距離」）をなして、その中心軸Ｐ方向に沿って、等間隔（以下、「第２間隔」）で並んで、開放されて接続している。ただし、上昇管１２の列は、上昇管１１の列と平行で、第１距離は第２距離より大きい。また、上昇管１１の列に対して中心軸Ｐ方向に少しずれた位置である。
【００５１】
第３上昇管としての上昇管１３（−１〜ｍ、ただし、図１中は１〜５）は複数本あり、蒸気ドラム本体１０の第１円筒４０（の第１曲面４０’）の缶前側の上部に、鉛直平面と第２距離をなして、その中心軸Ｐ方向に沿って、第２間隔で並んで、開放されて接続している。
【００５２】
上昇管１１と上昇管１３とは、中心軸Ｐ方向には同じ位置に接続されている。また、上昇管１１、上昇管１２及び上昇管１３の列は、それぞれ互いに平行である。
【００５３】
缶後側の上昇管１１から蒸気ドラム本体１０に供給される気液混合流体１８は、缶後側のセパレータ６へ供給される。缶前側の上昇管１３から蒸気ドラム本体１０に供給される気液混合流体１８は、缶前側のセパレータ６へ供給される。
缶後側の上昇管１２から蒸気ドラム本体１０に供給される気液混合流体１８は、仕切板２により缶前側及び缶後側のそれぞれのセパレータ６へ供給される。
すなわち、上昇管１２−１及び上昇管１２−３から蒸気ドラム本体１０に供給される気液混合流体１８は、それぞれ仕切板２−１〜２−２及び仕切板２−４〜２−６により、缶前側のセパレータ６へ供給される。上昇管１２−奇数からの気液混合流体１８も同様である。
一方、上昇管１２−２及び上昇管１２−４から蒸気ドラム本体１０に供給される気液混合流体１８は、それぞれ仕切板２−３〜２−４及び仕切板２−６〜２−８により、缶後側のセパレータ６へ供給される。上昇管１２−偶数からの気液混合流体１８も同様である。
上記の仕切板２による気液混合流体１８の流通の規制により、缶後側及び缶後側のセパレータ６へ供給される気液混合流体１８は、概ね等しい量となる。
【００５４】
飽和蒸気管１５は、蒸気ドラム１で分離された蒸気１９−１を外部（例示：ボイラの過熱器）へ供給するための配管である。
飽和蒸気管１５は、蒸気ドラム本体１０の上部が鉛直平面と交わり形成する直線上に（中心軸Ｐ方向に沿って）、等間隔（以下、「第３間隔」）で並んで、開放されて接続している。
【００５５】
降水管１６は、蒸気ドラム本体１０で分離された水１９−２を外部（例示：ボイラの蒸発器）へ供給するための配管である。
降水管１６は、蒸気ドラム本体１０の下部が鉛直平面と交わり形成する直線上に（中心軸Ｐ方向に沿って）、等間隔（以下、「第４間隔」）で並んで、開放されて接続している。
【００５６】
次に、本発明である蒸気ドラムの第１の実施の形態における動作について、図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照して説明する。
外部（例示：ボイラの蒸発器や節炭器）から供給される気液混合流体１８は、上昇管１１〜上昇管１３を経由して、蒸気ドラム本体１０へ供給される。その時、仕切板２により、気液混合流体１８は、シュラウド５内において、缶前側方向と缶後側方向とに、概ね等しい量に分配される。
すなわち、缶後側のセパレータ６に向かう方へ供給される気液混合流体１８は、上昇管１１からの全量と、上昇管１２からの半分の量である。ここで、上昇管１２の半分の量は、図１（ｂ）では、上昇管１２−２、上昇管１２−４（上昇管１２−偶数）から供給される。
また、缶前側のセパレータ６に向かう方へ供給される気液混合流体１８は、上昇管１３の全量と、上昇管１２の半分の量である。ここで、上昇管１２の半分の量は、図１（ｂ）では、上昇管１２−１、上昇管１２−３（上昇管１２−奇数）から供給される。
このように、仕切板２（−１〜ｎ、ただし、図１中は１〜９）により、シュラウド５内部を通る気液混合流体１８の流通は、概ね半分の量を缶前側のセパレータ６に向かう方へ、他の半分を缶後側のセパレータ６に向かう方へ流通するように規制される。
【００５７】
気液混合流体１８は、蒸気ドラム本体１０の内部のシュラウド５を通り、導入管１７に向かう。このとき、缶前側のシュラウド５を通過する気液混合流体１８と、缶後側のシュラウド５を通過する気液混合流体１８とは、仕切板２の作用により、概ね等しい量である。
【００５８】
気液混合流体は、導入管１７に達した後、セパレータ６に入り、蒸気１９−１と水１９−２とに分離する。分離された蒸気１９−１は、蒸気部８へ、水１９−２は貯水部７へ向かう。このとき、蒸気１９−１には、ミストが含まれている。
【００５９】
貯水部７の水１９−２は、降水管１６経由で外部（例示：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１９−１は、スクラバ９においてミストを分離される。分離されたミストは、貯水部７へ移る。分離された蒸気２２は、飽和蒸気管１５経由で外部（例示：ボイラの過熱器）へ送出される。
【００６０】
すなわち、本発明の蒸気ドラムでは、蒸気ドラム本体１０の上部に接続する上昇管を削減している。この配管の削減により、蒸気ドラム１の他の配管のフレキシビリティが高くなり、設計の自由度を向上させることが出来る。また、配管の数が削減されているので、蒸気ドラム１をコンパクトにすることが可能となる。
また、上昇管の削減により生じる可能性のある気液混合流体１８の流れの不均衡を、仕切板２の設置により防止している。すなわち、シュラウド５内に仕切板２を設けることにより、従来と同様に、シュラウド５内での気液混合流体１８の分配を缶前側と缶後側とで等しくなるようにしている。これにより、従来の場合と比較して、気液分離の効率を落とすことなく、低コストで簡便に設計変更ができ、上記配管のフレキシビリティ及び設計の自由度の向上、蒸気ドラムのコンパクト化が可能となる。
【００６１】
（実施例２）
本発明のボイラの実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図４は、本発明のボイラの実施の形態を示す構成図である。図１のような本発明の蒸気ドラムは、各種ボイラに適用することが可能である。上記蒸気ドラムを、自然循環型の排熱回収ボイラ（図４）に適用した場合を説明する。この排熱回収ボイラ５１は、ガスタービン６２の高温の燃焼排ガスを利用する。
【００６２】
排熱回収ボイラ５１は、ガスタービン６２からの排ガスを流通するケーシング５２の他に、以下の構成を含む。すなわち、低圧の水及び蒸気に関わる構成として、低圧節炭器７１、低圧蒸発器７２、低圧過熱器７３、低圧蒸気ドラム７４を具備する。そして、それらに関連する配管として、低圧供給管Ａ７０−１、低圧供給管Ｂ７０−２、低圧降水管７０−３、低圧上昇管７０−４、低圧飽和蒸気管７０−５、低圧蒸気管Ａ７０−６を備える。
また、中圧の水及び蒸気に関わる構成として、中圧節炭器２１、中圧蒸発器２２、中圧過熱器２３、中圧蒸気ドラム２４、一次中圧再熱器２５−１、二次中圧再熱器２５−２を具備する。そして、それらに関する配管として、中圧供給管Ａ２０−１、中圧供給管Ｂ２０−２、中圧降水管２０−３、中圧上昇管２０−４、中圧飽和蒸気管２０−５、中圧再熱管Ａ２０−６、中圧再熱管Ｂ２０−７、中圧蒸気管Ａ２０−８を備える。
更に、高圧の水及び蒸気に関わる構成として、一次高圧節炭器３１−１、二次高圧節炭器３１−２、高圧蒸発器３２、一次高圧過熱器３３−１、二次高圧過熱器３３−２、高圧蒸気ドラム３４を具備する。そして、それらに関する配管として、高圧供給管Ａ３０−１〜高圧供給管Ｃ３０−３、高圧降水管３０−４、高圧上昇管３０−５、高圧飽和蒸気管Ａ３０−６、高圧飽和蒸気管Ｂ３０−７、高圧蒸気管Ａ３０−８、高圧蒸気管Ｂ３０−９を備える。
これらの内、低圧節炭器７１、低圧蒸発器７２、低圧過熱器７３、中圧節炭器２１、中圧蒸発器２２、中圧過熱器２３、一次中圧再熱器２５−１、二次中圧再熱器２５−２、一次高圧節炭器３１−１、二次高圧節炭器３１−２、高圧蒸発器３２、一次高圧過熱器３３−１、二次高圧過熱器３３−２は、ケーシング５２に含まれる。
【００６３】
ここで、本発明の蒸気ドラムは、図４における低圧蒸気ドラム７４、中圧蒸気ドラム２４及び高圧蒸気ドラム３４に対応している。
また、上昇管は、低圧供給管Ｂ７０−２及び低圧上昇管７０−４、中圧供給管Ｂ２０−２及び中圧上昇管２０−４、高圧供給管Ｃ３０−３及び高圧上昇管３０−５に対応する。
降水管は、低圧降水管７０−３、中圧降水管２０−３、高圧降水管３０−４に対応する。
飽和蒸気管は、低圧飽和蒸気管７０−５、中圧飽和蒸気管２０−５、高圧飽和蒸気管Ａ３０−６に対応する。
【００６４】
ここで、低圧、中圧、高圧とは、相対的な圧力を意味しており、高圧＞中圧＞低圧＞大気圧、である。そして、設備の大きさや機種により、絶対的な圧力値は異なる。
【００６５】
ケーシング５２及びそれに関わる配管について説明する。
ケーシング５２は、竪型の筒状の構造を有する。その内部に、低圧節炭器７１、低圧蒸発器７２、低圧過熱器７３、中圧節炭器２１、中圧蒸発器２２、中圧過熱器２３、一次中圧再熱器２５−１、二次中圧再熱器２５−２、一次高圧節炭器３１−１、二次高圧節炭器３１−２、高圧蒸発器３２、一次高圧過熱器３３−１、二次高圧過熱器３３−２の各構成を具備する。そして、ガスタービン６２の高温の燃焼排ガス（以下「排ガス」ともいう）をその筒内に導入し、その排ガスと上記各構成内の水又は（水）蒸気とを熱交換させる。
【００６６】
低圧節炭器７１は、ケーシング５２内の低圧蒸気ドラム７４よりも低い位置、且つケーシング５２内に設置された後述の構成の中で最上部に設置されている。図示しない低圧用の給水ポンプにより水を供給され、排ガスの熱により水を昇温し、飽和蒸気と飽和水との気液混合流体を形成する。気液混合流体は、低圧蒸気ドラム７４へ供給される。
低圧蒸発器７２は、ケーシング５２内の、低圧節炭器７１よりも低い位置に設置されている。低圧蒸気ドラム７４から水の供給を受けて、排ガスの熱により、水を昇温し、飽和蒸気と飽和水との気液混合流体を形成する。気液混合流体は、低圧蒸気ドラム７４へ還流する。
低圧蒸気ドラム７４は、ケーシング５２の外側の、低圧節炭器７１よりも高い位置にある。低圧節炭器７１及び低圧蒸発器７２からの気液混合流体の供給を受け、蒸気と水とを分離する気液分離機である。水は、低圧蒸発器７２に供給されて、蒸気となり低圧蒸気ドラム７４に戻る。蒸気は、低圧過熱器７３へ向かう。
低圧過熱器７３は、ケーシング５２内の、低圧蒸発器７２よりも低い位置に設置されている。低圧蒸気ドラム７４から蒸気の供給を受けて、排ガスの熱により、蒸気の温度及び圧力を更に上昇させる。そして、低圧タービン５５へ送出する。
【００６７】
それらに関連する配管として、低圧供給管Ａ７０−１は、一端部を図示しない低圧用の給水ポンプに、他端部を低圧節炭器７１に接続している。低圧供給管Ｂ７０−２は、一端部を低圧節炭器７１に、他端部を低圧蒸気ドラム７４に接続している。低圧降水管７０−３は、一端部を低圧蒸気ドラム７４に、他端部を低圧蒸発器７２に接続している。低圧上昇管７０−４は、一端部を低圧蒸発器７２に、他端部を低圧蒸気ドラム７４に接続している。低圧飽和蒸気管７０−５は、一端部を低圧蒸気ドラム７４に、他端部を低圧過熱器７３に接続している。低圧蒸気管Ａ７０−６は、一端部を低圧過熱器７３に、他端部を低圧タービン５５に接続している。
【００６８】
中圧節炭器２１は、ケーシング５２内の中圧蒸気ドラム２４及び低圧節炭器７１よりも低い位置に設置されている。図示しない中圧用の給水ポンプにより水を供給され、排ガスの熱により水を昇温し、飽和蒸気と飽和水との気液混合流体を形成する。気液混合流体は、中圧蒸気ドラム２４へ供給される。
中圧蒸発器２２は、ケーシング５２内の、中圧節炭器２１及び低圧蒸発器７２よりも低い位置に設置されている。中圧蒸気ドラム２４から水の供給を受けて、排ガスの熱により、水を昇温し、飽和蒸気と飽和水との気液混合流体を形成する。気液混合流体は、中圧蒸気ドラム２４へ還流する。
中圧蒸気ドラム２４は、ケーシング５２の外側の、中圧節炭器２１よりも高い位置にある。中圧節炭器２１及び中圧蒸発器２２からの気液混合流体の供給を受け、蒸気と水とを分離する気液分離機である。水は、中圧蒸発器２２に供給されて、蒸気となり中圧蒸気ドラム２４に戻る。蒸気は、中圧過熱器２３へ向かう。
中圧過熱器２３は、ケーシング５２内の、中圧蒸発器２２及び低圧過熱器７３よりも低い位置に設置されている。中圧蒸気ドラム２４から蒸気の供給を受けて、排ガスの熱により、更に温度及び圧力を上昇させる。加熱された蒸気は、一次中圧再熱器２５−１へ向かう。
一次中圧再熱器２５−１は、ケーシング５２内の、中圧過熱器２３よりも低い位置に設置されている。中圧過熱器２３からの蒸気及び高圧タービン５３から出力された蒸気の供給を受けて、排ガスの熱により、それら蒸気の温度及び圧力を更に上昇させる。そして、蒸気は、二次中圧再熱器５２−２へ送出される。
二次中圧再熱器２５−２は、ケーシング５２内の、一次中圧再熱器２５−１よりも低い位置に設置されている。一次中圧再熱器２５−１からの蒸気の供給を受けて、排ガスの熱により、それら蒸気の温度及び圧力を更に上昇させる。そして、蒸気は、中圧タービン５４へ送出される。
【００６９】
それらに関する配管として、中圧供給管Ａ２０−１は、一端部を図示しない中圧用の給水ポンプに、他端部を中圧節炭器２１に接続している。中圧供給管Ｂ２０−２は、一端部を中圧節炭器２１に、他端部を中圧蒸気ドラム２４に接続している。中圧降水管２０−３は、一端部を中圧蒸気ドラム２４に、他端部を中圧蒸発器２２に接続している。中圧上昇管２０−４は、一端部を中圧蒸発器２２に、他端部を中圧蒸気ドラム２４に接続している。中圧飽和蒸気管２０−５は、一端部を中圧蒸気ドラム２４に、他端部を中圧過熱器２３に接続している。中圧再熱管Ａ２０−６は、一端部を中圧過熱器２３に、他端部を一次中圧再熱器２５−１に接続している。中圧再熱管Ｂ２０−７は、一端部を一次中圧再熱器２５−１に、他端部を二次中圧再熱器２５−２に接続している。中圧蒸気管Ａ２０−８は、一端部を二次中圧再熱器２５−２に、他端部を中圧タービン５４に接続している。
【００７０】
一次高圧節炭器３１−１は、ケーシング５２内の高圧蒸気ドラム３４及び低圧節炭器７１よりも低い位置に設置されている。図示しない高圧用の給水ポンプにより水を供給され、排ガスの熱により水を昇温し、飽和蒸気と飽和水との気液混合流体を形成する。気液混合流体は、二次高圧節炭器３１−２へ供給される。
二次高圧節炭器３１−２は、ケーシング５２内の一次高圧節炭器３１−１及び中圧節炭器２１よりも低い位置に設置されている。二次高圧節炭器３１−２から気液混合流体を供給され、排ガスの熱により、気液混合流体を更に昇温する。昇温された気液混合流体は、高圧蒸気ドラム３４へ供給される。
高圧蒸発器３２は、ケーシング５２内の、二次高圧節炭器３１−２及び中圧蒸発器２２よりも低い位置に設置されている。高圧蒸気ドラム３４から水の供給を受けて、排ガスの熱により、水を昇温し、飽和蒸気と飽和水との気液混合流体を形成する。気液混合流体は、高圧蒸気ドラム３４へ還流する。
高圧蒸気ドラム３４は、ケーシング５２の外側の、一次高圧節炭器３１−１よりも高い位置にある。二次高圧節炭器３１−２及び高圧蒸発器３２からの気液混合流体の供給を受け、蒸気と水とを分離する気液分離機である。水は、高圧蒸発器３２に供給されて、蒸気となり高圧蒸気ドラム３４に戻る。蒸気は、一次高圧過熱器３３−１へ向かう。
一次高圧過熱器３３−１は、ケーシング５２内の、高圧蒸発器３２及び中圧過熱器２３よりも低い位置に設置されている。高圧蒸気ドラム３４から蒸気の供給を受けて、排ガスの熱により、蒸気の温度及び圧力を更に上昇させる。加熱された蒸気は、二次高圧過熱器３３−２へ向かう。
二次高圧過熱器３３−２は、ケーシング５２内の、一次高圧過熱器３３−１よりも低い位置に設置されている。一次高圧過熱器３３−１から蒸気の供給を受けて、排ガスの熱により、蒸気の温度及び圧力を更に上昇させる。加熱された蒸気は、高圧タービン５３へ向かう。
【００７１】
それらに関する配管として、高圧供給管Ａ３０−１は、一端部を図示しない高圧用の給水ポンプに、他端部を一次高圧節炭器３１−１に接続している。高圧供給管Ｂ３０−２は、一端部を高圧節炭部Ａ３１−１に、他端部を高圧節炭部Ｂ３１−２に接続している。高圧供給管Ｃ３０−３は、一端部を高圧節炭部Ｂ３１−２に、他端部を高圧蒸気ドラム３４に接続している。高圧降水管３０−４は、一端部を高圧蒸気ドラム３４に、他端部を高圧蒸発器３２に接続している。高圧上昇管３０−５は、一端部を高圧蒸発器３２に、他端部を高圧蒸気ドラム３４に接続している。高圧飽和蒸気管Ａ３０−６は、一端部を高圧蒸気ドラム３４に、他端部を一次高圧過熱器３３−１に接続している。高圧飽和蒸気管Ｂ３０−７は、一端部を一次高圧過熱器３３−１に、他端部を二次高圧過熱器３３−２に接続している。高圧蒸気管Ａ３０−８は、一端部を二次高圧過熱器３３−２に、他端部を高圧タービン５３に接続している。高圧蒸気管Ｂ３０−９は、一端部を高圧タービン５３に、他端部を一次中圧再熱器２５−１に接続している。
【００７２】
次に、蒸気タービン６１及びそれに関わる配管について説明する。
蒸気タービン６１は、高圧タービン５３、中圧タービン５４、低圧タービン５５を具備する。そして、それらに関わる配管として、中圧タービン５４の蒸気出力を低圧蒸気管７０−６に接続する中圧蒸気管Ｂ２０−９を備える。また、低圧タービン５５の蒸気出力を復水器６４へ送出する低圧蒸気管Ｂ７０−７を備える。
【００７３】
蒸気タービン６１は、高圧タービン５３と中圧タービン５４と低圧タービン５５が、一軸（タービン軸５６）に配列されたくし形タービンである。ただし、二軸以上に配列された並列形タービンでも良い。
高圧タービン５３は、高圧の蒸気を二次高圧過熱器３３−２より供給され、高圧蒸気の持つエネルギーを回転エネルギーに変換する。そして、使用後の温度及び圧力の低下した蒸気を一次中圧再熱器２５−１へ送出する。
中圧タービン５４は、中圧の蒸気を二次中圧再熱器２５−２より供給され、中圧蒸気の持つエネルギーを回転エネルギーに変換する。そして、使用後の温度及び圧力の低下した蒸気を低圧タービン５５へ送出する。
低圧タービン５５は、低圧の蒸気を低圧過熱器７３及び中圧タービン５４から供給され、低圧蒸気の持つエネルギーを回転エネルギーに変換する。そして、使用後の温度及び圧力の低下した蒸気を復水器６４へ送出する。
【００７４】
それらに関わる配管として、中圧蒸気管Ｂ２０−９は、一端部を中圧タービン５４に、他端部を低圧蒸気管７０−６に接続している。低圧蒸気管Ｂ７０−７は、一端部を低圧タービン５５に、他端部を復水器６４に接続している。
【００７５】
ガスタービン６２は、蒸気タービン６１と一軸（タービン軸５６）に配置されている。そして、外部から供給される燃料の燃焼により発生する燃焼ガスのエネルギーを回転エネルギーに変換する。
発電機６３は、タービン軸５６に接続されている。そして、蒸気タービン６１及びガスタービン６２の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【００７６】
復水器６４は、低圧タービンで使用された後の温度及び圧力の低下した蒸気を水に戻す熱交換器である。復水器６４から送出された水は、低圧蒸気管Ｃ７０−８を経由して、図示しない給水ポンプ（低圧用、中圧用、高圧用）へ供給される。
【００７７】
次に、図４に示す排熱回収ボイラを有する複合的な発電システムの基本的な動作について、以下に説明する。
ガスタービン６２に関して、以下のような動作が行なわれる。
燃焼ガスと空気の供給により燃焼が行なわれ、その燃焼ガスがガスタービン６２に供給される。ガスタービン６２は、燃焼ガスのエネルギーを回転エネルギーに変換して回転する。回転は、タービン軸５６により発電機６３に伝えられ発電が行なわれる。使用された高温の燃焼ガスは、排ガスとして、排熱回収ボイラ５１のケーシング５２へ送出される。
【００７８】
排熱回収ボイラ５１及び蒸気タービン６１に関しては、以下のような動作が行なわれる。
作動流体である水が、図示しない低圧用、中圧用及び高圧用の給水ポンプにより、それぞれ低圧節炭器７１、中圧節炭器２１及び一次高圧節炭器３１−１へ供給される。
【００７９】
高圧用の機器に関しては以下のような動作となる。
給水ポンプから供給された水は、ガスタービン６２からの高温の排ガスにより、一次高圧節炭器３１−１及びそれに続く二次高圧節炭器３１−２において加熱される。加熱され生成した気液混合流体は、高圧蒸気ドラム３４へ供給される。高圧蒸気ドラム３４で分離された水は、高圧蒸気ドラム３４よりも下方に位置する高圧蒸発器３２へ向かう。そして、そこでガスタービン６２からの高温の排ガスにより昇温され、気液混合流体となり、高圧蒸気ドラム３４に還流する。高圧蒸気ドラム３４では、還流した気液混合流体（二次高圧節炭器３１−２からの気液混合流体を含む）を気液分離する。液体（水）は、再び、高圧蒸発器３２へ向かう。気体（蒸気）は、一次高圧過熱器３３−１へ供給される。供給された蒸気は、一次高圧過熱器３３−１及びそれに続く二次高圧過熱器３３−２において、高温の排ガスにより、温度及び圧力が高められる。そして、高圧タービン５３へ向かう。高圧タービン５３では、蒸気のエネルギーを回転エネルギーに変換して回転する。回転は、タービン軸５６により発電機６３に伝えられ発電が行なわれる。高圧タービン５３で使用された蒸気は、中圧タービン５４関連機器である一次中圧再熱器２５−１へ供給され、中圧タービン５４の駆動に用いられる。
【００８０】
中圧用の機器に関しては以下のような動作となる。
給水ポンプから供給された水は、ガスタービン６２からの高温の排ガスにより、中圧節炭器２１において加熱される。加熱され生成した気液混合流体は、中圧蒸気ドラム２４へ供給される。中圧蒸気ドラム２４で分離された水は、中圧蒸気ドラム２４よりも下方に位置する中圧蒸発器２２へ向かう。そして、そこでガスタービン６２からの高温の排ガスにより昇温され、気液混合流体となり、中圧蒸気ドラム２４に還流する。中圧蒸気ドラム２４では、還流した気液混合流体を気液分離する。液体（水）は、再び、中圧蒸発器２２へ向かう。気体（蒸気）は、中圧過熱器２３へ供給される。供給された蒸気は、中圧過熱器２３において、高温の排ガスにより、温度及び圧力が高められる。その後、一次中圧再熱器２５−１へ供給される。供給された蒸気及び高圧タービン５３で使用された蒸気は、そこで、更に温度及び圧力が高められる。そして、二次中圧再熱器２５−２に供給される。そこで更に温度及び圧力が高められ、中圧タービン５４へ向かう。中圧タービン５４では、蒸気のエネルギーを回転エネルギーに変換して回転する。回転は、タービン軸５６により発電機６３に伝えられ発電が行なわれる。中圧タービン５４で使用された蒸気は、低圧タービン５５へ向けて送出され、その駆動に用いられる。
【００８１】
低圧用の機器に関しては以下のような動作となる。
給水ポンプから供給された水は、ガスタービン６２からの高温の排ガスにより、低圧節炭器７１で加熱される。加熱され生成した気液混合流体は、低圧蒸気ドラム７４へ供給される。低圧蒸気ドラム７４で分離された水は、低圧蒸気ドラム７４よりも下方に位置する低圧蒸発器７２へ向かう。そして、そこでガスタービン６２からの高温の排ガスにより昇温され、気液混合流体となり、低圧蒸気ドラム７４に還流する。低圧蒸気ドラム７４では、還流した気液混合流体（低圧節炭器７１からの気液混合流体を含む）を気液分離する。液体（水）は、再び、低圧蒸発器７２へ向かう。気体（蒸気）は、低圧過熱器７３へ供給される。供給された蒸気は、高温の排ガスにより、温度及び圧力が高められる。そして、中圧タービン５４で使用された蒸気と共に、低圧ガスタービン５５へ向かう。低圧タービン５５では、蒸気のエネルギーを回転エネルギーに変換して回転する。回転は、タービン軸５６により発電機６３に伝えられ発電が行なわれる。低圧タービン５５で使用された蒸気は、復水器６４により水に戻されたのち、給水ポンプに供給され、再び循環に寄与する。
【００８２】
蒸気のような排熱回収ボイラに使用される場合でも、本発明の蒸気ドラムは、各上昇管から供給される気液混合流体を蒸気ドラムの缶前及び缶後のセパレータに概ね均等に分離することができる。すなわち、従来と同様の気液分離の効率を有しながら、ボイラにおける蒸気ドラムのコンパクト化及び配管のフレキシビリティの向上等を実現することが可能となる。
【００８３】
（実施例３）
本発明である蒸気ドラムの第２の実施の形態について説明する。
図２は、本発明である蒸気ドラムの第２の実施の形態における構成を示す図である。図２（ｂ）は、蒸気ドラム１を上方から見た外観図であり、図２（ａ）は、図２（ｂ）のＡの方向から見た断面の概略図である。また、図２（ｃ）は、シュラウド５内の仕切板３の一部を側面から見た図である。
蒸気ドラム１は、シュラウド５を有する蒸気ドラム本体１０、仕切板３、セパレータ６、スクラバ９、導入管１７を具備する。そして、その内部で、気液混合流体１８から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１１〜上昇管１３、飽和蒸気管１５が接続されている。また、その下部に降水管１６が接続されている。
【００８４】
本実施例では、シュラウド５内に設置された仕切板３の形状が実施例１の仕切板２と異なる。しかしその場合でも、その仕切板３によりシュラウド５内での気液混合流体１８の分配を缶前側と缶後側とで等しくなるようにすることが出来る。すなわち、実施例１と同様に、蒸気ドラム本体１０の上部に接続する上昇管の内、鉛直平面に関して片方の側のものを削減可能である。そして、蒸気ドラム１の他の配管のフレキシビリティが高くなり、設計の自由度を向上させることが出来る。また、配管の数が削減されているので、蒸気ドラム１をコンパクトにすることが可能となる。
【００８５】
以下、各構成について説明する。
仕切板３は、シュラウド５内に設置され、第１円筒４０の第１曲面４０’と第２曲面４１とに垂直に接合している板である。シュラウド５内部を通る気液混合流体１８の流通を規制する。すなわち、複数の上昇管１２（−１〜ｌ）からシュラウド５へ供給される気液混合流体１８の概ね半分の量を缶前側に、他の半分を缶後側に流通するように規制する。
【００８６】
より詳細には、以下のように設置されている。
仕切板３は、複数の上昇管１２の各々と蒸気ドラム本体１０との接続断面（円形）の各々の中心点を結ぶ直線を含むように設置される。その際、図２（ｃ）に示すように、その一部が上昇管１２の内部へ入った構造になっている。このように設置することにより、上昇管１２から供給される気液混合流体が、より確実に缶前側のセパレータ６と缶後側のセパレータ６とに均等に分配することが可能となる。図中、仕切板３−２の部分は、上昇管１２の内部へ入った部分であるが、この部分があることにより、仕切板３の固定をより安定化することが出来る。
ただし、固定の安定化が必要無い場合には、仕切板３−２の部分が無くても良い。その場合には、仕切板３の作製及びシュラウド５内への設置が容易となる。
【００８７】
これにより、上昇管１２に付いてみると、その管内を流れる気液混合流体１８の内の半分は缶前側に他方は缶後側に流れるようになる。すなわち、缶前側のセパレータ６については、上昇管１３からの全量及び上昇管１２からの半分の気液混合流体１８が供給されることになる。一方、缶後側のセパレータ６については、上昇管１１からの全量及び上昇管１２からの半分の気液混合流体１８が供給されることになる。そして、缶前側と缶後側のセパレータ６に概ね均等に気液混合流体１８が供給されることになる。
【００８８】
シュラウド５、セパレータ６、貯水部７、蒸発部８、スクラバ９、蒸気ドラム本体１０、上昇管１１〜上昇管１３、飽和蒸気管１５、降水管１６及び導入管１７は、実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
【００８９】
また、本発明である蒸気ドラムの第２の実施の形態における動作については、仕切板が仕切板３である以外は、実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
【００９０】
本実施例の蒸気ドラムにおいても、シュラウド５内に設置された仕切板３によりシュラウド５内での気液混合流体１８の分配を缶前側と缶後側とで等しくなるようにすることが出来る。すなわち、実施例１と同様に、蒸気ドラム本体１０の上部に接続する上昇管の内、鉛直平面に関して片方の側のものを削減可能である。そして、蒸気ドラム１の他の配管のフレキシビリティが高くなり、設計の自由度を向上させることが出来る。また、配管の数が削減されているので、蒸気ドラム１をコンパクトにすることが可能となる。
【００９１】
また、実施例２におけるボイラにも、実施例２と同様に本実施例の蒸気ドラムを適用可能である。すなわち、従来と同様の気液分離の効率を有しながら、ボイラにおける蒸気ドラムのコンパクト化及び配管のフレキシビリティの向上等を実現することが可能となる。その説明は、実施例２と同様であるので省略する。
【００９２】
（実施例４）
本発明である蒸気ドラムの第３の実施の形態について説明する。
図３は、本発明である蒸気ドラムの第３の実施の形態における構成を示す図である。図３（ｂ）は、蒸気ドラム１を上方から見た外観図であり、図３（ａ）は、図３（ｂ）のＡの方向から見た断面の概略図である。
蒸気ドラム１は、シュラウド５を有する蒸気ドラム本体１０、仕切板４、セパレータ６、スクラバ９、導入管１７を具備する。そして、その内部で、気液混合流体１８から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１１〜上昇管１３、飽和蒸気管１５が接続されている。また、その下部に降水管１６が接続されている。
【００９３】
本実施例では、シュラウド５内に設置された仕切板４の形状が実施例１の仕切板２及び実施例２の仕切板３と異なる。しかしその場合でも、その仕切板４によりシュラウド５内での気液混合流体１８の分配を缶前側と缶後側とで等しくなるようにすることが出来る。すなわち、実施例１及び実施例２と同様に、蒸気ドラム本体１０の上部に接続する上昇管の内、鉛直平面に関して片方の側のものを削減可能である。そして、蒸気ドラム１の他の配管のフレキシビリティが高くなり、設計の自由度を向上させることが出来る。また、配管の数が削減されているので、蒸気ドラム１をコンパクトにすることが可能となる。
【００９４】
以下、各構成について説明する。
仕切板４は、シュラウド５内に設置され、第１円筒４０の第１曲面４０’と第２曲面４１とに垂直に接合している板である。シュラウド５内部を通る気液混合流体１８の流通を規制する。すなわち、複数の上昇管１２（−１〜ｌ）からシュラウド５へ供給される気液混合流体１８の概ね半分の量を缶前側に、他の半分を缶後側に流通するように規制する。
【００９５】
より詳細には、以下のように設置されている。
先ず、仕切板４−１は、上昇管１１−１の中心部と上昇管１３−１の中心部とを結ぶ線と平行に、その線と上昇管１２−１との間の領域に設置されている。長さは、鉛直平面近傍から上昇管１２−１を過ぎる位置までである。一端部は、何処とも接合せず、他端部は、仕切板４−２に接合している。
仕切板４−３は、上昇管１１−２の中心部と上昇管１３−２の中心部とを結ぶ線と平行に、その線と上昇管１２−１との間の領域に設置されている。長さは、鉛直平面近傍から上昇管１２−２を過ぎる位置までである。一端部は、何処とも接合せず、他端部は、仕切板４−２に接合している。
仕切板４−２は、上昇管１１の列と平行に、その列と上昇管１２−１との間の領域に設置されている。一端部は、仕切板４−１の他端部に、他端部は、仕切板４−３の他端部に各々垂直に接合している。
すなわち、仕切板４−１〜４−３は、上昇管１２−１の三方を囲み、かつ、缶前側の一方を開く形で設置されている。すなわち、仕切板４−１〜４−３は、上昇管１２−１からの気液混合流体１８を缶前側に向かわせる機能を有する。
次に、仕切板４−４は、上昇管１１−３の中心部と上昇管１３−３の中心部とを結ぶ線と平行に、その線と上昇管１２−３との間の領域に設置されている。長さは、鉛直平面近傍から上昇管１２−３を過ぎる位置までである。一端部は、何処とも接合せず、他端部は、仕切板４−５に接合している。
仕切板４−６は、上昇管１１−４の中心部と上昇管１３−４の中心部とを結ぶ線と平行に、その線と上昇管１２−３との間の領域に設置されている。長さは、鉛直平面近傍から上昇管１２−３を過ぎる位置までである。一端部は、何処とも接合せず、他端部は、仕切板４−５に接合している。
仕切板４−５は、上昇管１１の列と平行に、その列と上昇管１２−３との間の領域に設置されている。一端部は、仕切板４−４の他端部に、他端部は、仕切板４−６の他端部に各々垂直に接合している。
すなわち、仕切板４−４〜４−６は、上昇管１２−３の三方を囲み、かつ、缶前側の一方を開く形で設置されている。すなわち、仕切板４−４〜４−６は、上昇管１２−３からの気液混合流体１８を缶前側に向かわせる機能を有する。
以下同様に、仕切板４が、上昇管１２（−奇数）からの気液混合流体１８を缶前に向かうように設置されている。
【００９６】
これにより、上昇管１２（−奇数）からの気液混合流体１８は、仕切板４により缶前側に向かう。一方、上昇管１２（−偶数）には仕切板４がなく、缶後側に接続しているので、上昇管１２（−偶数）からの気液混合流体１８は、缶後側に向かう。すなわち、隣り合う２本の上昇管１２についてみると、一方は缶前側に他方は缶後側に気液混合流体１８が流れるようになる。例えば、上昇缶１２−１は、仕切板４−１〜４−３の作用により、缶前側へ気液混合流体１８を供給することになる。一方隣り合う上昇管１２−２は、仕切板４がないので、その接続位置により、缶後側へ気液混合流体１８を供給することになる。
【００９７】
すなわち、缶前側のセパレータ６については、上昇管１３からの全量及び上昇管１２からの半分の気液混合流体１８が供給されることになる。一方、缶後側のセパレータ６については、上昇管１１からの全量及び上昇管１２からの半分の気液混合流体１８が供給されることになる。そして、缶前側と缶後側のセパレータ６に概ね均等に気液混合流体１８が供給されることになる。
【００９８】
ここで、仕切板４は、上昇管１２の接合部に一個おきの割合で取り付けられている。これは、二個おきあるいはそれ以上の個数おきでも実施可能である。あるいは、必ずしも一定の周期である必要はない（例えば、両端は一個おき、中心付近は二個おき、など）。ただし、それにより、缶前側及び缶後側のセパレータ６へ概ね均等に気液混合流体１８が供給されれば良い。
【００９９】
シュラウド５、セパレータ６、貯水部７、蒸発部８、スクラバ９、蒸気ドラム本体１０、上昇管１１〜上昇管１３、飽和蒸気管１５、降水管１６及び導入管１７は、実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
【０１００】
また、本発明である蒸気ドラムの第３の実施の形態における動作については、仕切板が仕切板４である以外は、実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０１】
本実施例の蒸気ドラムにおいても、シュラウド５内に設置された仕切板４によりシュラウド５内での気液混合流体１８の分配を缶前側と缶後側とで等しくなるようにすることが出来る。すなわち、実施例１と同様に、蒸気ドラム本体１０の上部に接続する上昇管の内、鉛直平面に関して片方の側のものを削減可能である。そして、蒸気ドラム１の他の配管のフレキシビリティが高くなり、設計の自由度を向上させることが出来る。また、配管の数が削減されているので、蒸気ドラム１をコンパクトにすることが可能となる。
【０１０２】
また、実施例２におけるボイラにも、実施例２と同様に本実施例の蒸気ドラムを適用可能である。すなわち、従来と同様の気液分離の効率を有しながら、ボイラにおける蒸気ドラムのコンパクト化及び配管のフレキシビリティの向上等を実現することが可能となる。その説明は、実施例２と同様であるので省略する。
【０１０３】
【発明の効果】
本発明により、蒸気ドラムの配管のフレキシビリティ及び設計の自由度を向上させ、蒸気ドラムをコンパクトにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明である蒸気ドラムの第１の実施の形態における構成を示す断面図である。
（ｂ）本発明である蒸気ドラムの第１の実施の形態における構成を示す平面図である。
【図２】（ａ）本発明である蒸気ドラムの第２の実施の形態における構成を示す断面図である。
（ｂ）本発明である蒸気ドラムの第２の実施の形態における構成を示す平面図である。
（ｃ）本発明である蒸気ドラムの第２の実施の形態における仕切板を示す側面図である。
【図３】（ａ）本発明である蒸気ドラムの第３の実施の形態における構成を示す断面図である。
（ｂ）本発明である蒸気ドラムの第３の実施の形態における構成を示す平面図である。
【図４】本発明であるボイラの実施の形態の構成を示す図である。
【図５】（ａ）従来の蒸気ドラムの構成を示す断面図である。
（ｂ）従来の蒸気ドラムの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１    蒸気ドラム
２（−１〜９）    仕切板
３（−１〜２）    仕切板
４（−１〜６）    仕切板
５    シュラウド
６    セパレータ
７    貯水部
８    蒸気部
９    スクラバ
１０  蒸気ドラム本体
１１（−１〜６）    上昇管
１２（−１〜４）    上昇管
１３（−１〜６）    上昇管
１５    飽和蒸気管
１６    降水管
１７    導入管
１８    気液混合流体
１９−１    蒸気
１９−２    水
２０−１  中圧供給管Ａ
２０−２  中圧供給管Ｂ
２０−３  中圧降水管
２０−４  中圧上昇管
２０−５  中圧過熱管
２０−６  中圧再熱管Ａ
２０−７  中圧再熱管Ｂ
２０−８  中圧蒸気管Ａ
２０−９  中圧蒸気管Ｂ
２１    中圧節炭器
２２    中圧蒸発器
２３    中圧過熱器
２４    中圧蒸気ドラム
２５−１  一次中圧再熱器
２５−２  二次中圧再熱器
３０−１  高圧供給管Ａ
３０−２  高圧供給管Ｂ
３０−３高圧供給管Ｃ
３０−４  高圧降水管
３０−５  高圧上昇管
３０−６  高圧過熱管Ａ
３０−７  高圧過熱管Ｂ
３０−８  高圧蒸気管Ａ
３０−９  高圧蒸気管Ｂ
３１−１  一次高圧節炭器
３１−２  二次高圧節炭器
３２    高圧蒸発器
３３−１  一次高圧過熱器
３３−２  二次高圧過熱器
３４    高圧蒸気ドラム
４０    第１円筒
４０’    第１曲面
４１    第２曲面
４２    平面板
５１    排熱回収ボイラ
５２    ケーシング
５３    高圧タービン
５４    中圧タービン
５５    低圧タービン
５６    タービン軸
６０    発電システム
６１    蒸気タービン
６２    ガスタービン
６３    発電機
６４    復水器
７０−１  低圧供給管Ａ
７０−２  低圧供給管Ｂ
７０−３  低圧降水管
７０−４  低圧上昇管
７０−５  低圧過熱管
７０−６  低圧蒸気管Ａ
７０−７  低圧蒸気管Ｂ
７０−８  低圧蒸気管Ｃ
７１    低圧節炭器
７２    低圧蒸発器
７３    低圧過熱器
７４    低圧蒸気ドラム
１０１    蒸気ドラム
１０５    シュラウド
１０６    セパレータ
１０７    貯水部
１０８    蒸気部
１０９    スクラバ
１１０  蒸気ドラム本体
１１１    上昇管
１１２    上昇管
１１３    上昇管
１１４    上昇管
１１５    飽和蒸気管
１１６    降水管
１１７    導入管
１１８    気液混合流体
１１９−１    蒸気
１１９−２    水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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