(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン排気凝縮部を形成する外胴体部と、この外胴体部の内部に同心的に配置され、不凝縮ガス冷却部を形成する内胴体部と、上記タービン排気凝縮部に設けられ、タービン排気に冷却水を噴出して直接接触させるタービン排気用凝縮手段と、上記内胴体部に設けられ、上記タービン排気凝縮部で生成された不凝縮ガスを上記不凝縮ガス冷却部に案内する不凝縮ガス入口部と、上記不凝縮ガス冷却部に設けられ、不凝縮ガスに冷却水を噴出して直接接触させる不凝縮ガス用ガス冷却手段と、上記不凝縮ガス冷却部に設けられ、冷却後の不凝縮ガスの気液を分離させ、かつ整流させるセパレータとを備えたことを特徴とするスプレーコンデンサ。
【請求項２】
内胴体部の底部側に、タービン排気凝縮部に設けたタービン排気用凝縮手段および不凝縮ガス冷却部に設けた不凝縮ガス用ガス冷却手段のそれぞれに冷却水を供給する冷却水水室を備えたことを特徴とする請求項１記載のスプレーコンデンサ。
【請求項３】
タービン排気用凝縮手段を、内胴体部の底部側に設けた冷却水水室に接続する冷却水分配管と、冷却水分配管に接続し、外胴体部の軸方向に沿って延び、スプレーノズルを備えたタービン排気凝縮用冷却水供給管とで構成したことを特徴とする請求項１または２記載のスプレーコンデンサ。
【請求項４】
冷却水分配管を、外胴体部の半径方向に向って放射状に延びる主流管と、主流管の途中から折り曲げた分流管とで構成したことを特徴とする請求項３記載のスプレーコンデンサ。
【請求項５】
不凝縮ガス入口部に、不凝縮ガスのショートパスを防止するバッフルを設けたことを特徴とする請求項１記載のスプレーコンデンサ。
【請求項６】
バッフルを、平板で形成したことを特徴とする請求項５記載のスプレーコンデンサ。
【請求項７】
平板の周縁を、冠状に形成する突出し片を備えたことを特徴とする請求項６記載のスプレーコンデンサ。
【請求項８】
平板の周縁を、スプライン状に形成する切欠を備えたことを特徴とする請求項６記載のスプレーコンデンサ。
【請求項９】
不凝縮ガス用ガス冷却手段を、内胴体部の底部に設けた冷却水水室に連通し、上記内胴体部の軸方向に沿って延び、スプレーノズルを備えたガス冷却用冷却水供給管で構成したことを特徴とする請求項１記載のスプレーコンデンサ。
【請求項１０】
セパレータを、穴を穿設した平板および網のうち、いずれか一方を選択したことを特徴とする請求項１記載のスプレーコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スプレーコンデンサに係り、特にタービン排気と冷却水とを直接接触させる際に生成される不凝縮ガスを効果的に処理して、凝縮能力を高めたスプレーコンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、地熱発電プラントは、地下の井戸等に溜っている熱水等をフラッシャ等で自然蒸発させ、自然蒸発した蒸気を蒸気タービンに案内して膨張仕事をさせ、膨張仕事を終えたタービン排気を復水器に凝縮させた後、その凝縮水（復水）を地下に戻すようにしている。
【０００３】
この地熱発電プラントに適用する復水器には、凝縮能力を高める関係上、タービン排気と冷却水とを直接接触させるタイプの熱交換器が多く採用されている。
【０００４】
直接接触式復水器には、大別してトレイ式のものと、スプレー式のものとがある。前者と後者は、冷却水を微粒化させる手段が異なるだけであって、タービン排気の凝縮能力を高める点では同じである。すなわち、前者の冷却水微粒化手段は、胴体内に棚状に形成した板（トレイ）を設け、棚状の板に設けた穴から冷却水を自然落下させてタービン排気の凝縮能力を高めるのに対し、後者の冷却水微粒化手段は、胴体内にノズルを収容し、ノズルの位置に工夫を加え、ノズルから出る冷却水の圧力差を巧みに利用してタービン排気の凝縮能力を高めるものである。
【０００５】
後者のスプレーコンデンサは、例えば特開昭５９−１６７６９０号公報に開示されており、その概要は、図１０に示す構成になっている。
【０００６】
スプレーコンデンサは、ボックス状の胴体１の中央に、蒸気タービン（図示せず）からのタービン排気ＴＥＸを凝縮させるタービン排気凝縮部２と、その両側に、タービン排気ＴＥＸを凝縮させる際に生成される不凝縮ガスを冷却させる不凝縮ガス冷却部３とを備え、これらタービン排気凝縮部２と不凝縮ガス冷却部３とを区画する仕切り４ａ，４ｂを備えて構成されている。
【０００７】
また、スプレーコンデンサは、胴体１の底部のホットウェル（復水溜）５側に、冷却水供給部６を横断的に収容し、ここからタービン排気凝縮部２に収容するスプレーノズル７に冷却水を案内する冷却水スプレー部８と、不凝縮ガス冷却部３に横断的に収容し、スプレーノズル９を備えた冷却水溜１０に冷却水を案内する冷却水供給部１１とを備えている。
【０００８】
このような構成を備えるスプレーコンデンサにおいて、蒸気タービンからタービン排気凝縮部２に案内されたタービン排気ＴＥＸは、スプレーノズル７から微粒化された冷却水と直接接触し、凝縮水（復水）としてホットウェル５に集められた後、出口１２を介して地下に戻される。
【０００９】
また、タービン排気の冷却水との直接接触の際に生成された不凝縮ガスは、不凝縮ガス冷却部３に案内され、ここで冷却水溜１０のスプレーノズル９から噴霧した冷却水と直接接触し、その顕熱を失ってガス出口１３から大気に放出される。
【００１０】
このように、従来のスプレーコンデンサは、タービン排気ＴＥＸを冷却水と直接接触させて凝縮能力を高めるとともに、タービン排気ＴＥＸを凝縮させる際に生成される不凝縮ガスを冷却水と直接接触させ、不凝縮ガスの持つ顕熱を回収させていたので、タービン排気ＴＥＸの持つ熱エネルギを充分に回収することができる構成になっていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図１０で示した従来のスプレーコンデンサには、幾つかの問題点があり、その一つにタービン排気の偏流に伴う不凝縮ガスの滞留化がある。
【００１２】
従来、地熱発電プラントに適用する蒸気タービンは、駆動蒸気が軸方向に沿って流れ、一端に蒸気入口を、他端にタービン排気口を設けた、いわゆる軸流タイプか、あるいはケーシングの中央部分に蒸気入口を、ケーシングの両側にタービン排気口を設けた、いわゆる対向流タイプの構造になっている。このため、タービン排気は、蒸気タービンからスプレーコンデンサに流れる際、その側面側により多く流れるだけで、その中央部分に殆ど流れていない状態になっている。
【００１３】
タービン排気がスプレーコンデンサの中央部分に流れない場合、その中央部分に集まる不凝縮ガスは、滞留化し、濃度が高くなり、熱交換率を低下させる問題点があった。
【００１４】
また、不凝縮ガスがスプレーコンデンサの中央部分に滞留化すると、スプレーコンデンサは、その器内圧力が上昇し、設計値通りの真空度を維持することができなくなり、タービン出力を低下させる問題点があった。
【００１５】
本発明は、このような事情に照してなされたもので、蒸気タービンからのタービン排気の偏流化に際し、胴体の中央部分に集まる不凝縮ガスを効果的に処理するスプレーコンデンサを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項１に記載したように、タービン排気凝縮部を形成する外胴体部と、この外胴体部の内部に同心的に配置され、不凝縮ガス冷却部を形成する内胴体部と、上記タービン排気凝縮部に設けられ、タービン排気に冷却水を噴出して直接接触させるタービン排気用凝縮手段と、上記内胴体部に設けられ、上記タービン排気凝縮部で生成された不凝縮ガスを上記不凝縮ガス冷却部に案内する不凝縮ガス入口部と、上記不凝縮ガス冷却部に設けられ、不凝縮ガスに冷却水を噴出して直接接触させる不凝縮ガス用ガス冷却手段と、上記不凝縮ガス冷却部に設けられ、冷却後の不凝縮ガスの気液を分離させ、かつ整流させるセパレータとを備えたものである。
【００１７】
また、本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項２に記載したように、内胴体部の底部側に、タービン排気凝縮部に設けたタービン排気用凝縮手段および不凝縮ガス冷却部に設けた不凝縮ガス用ガス冷却手段のそれぞれに冷却水を供給する冷却水水室を備えたものである。
【００１８】
また、本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項３に記載したように、タービン排気用凝縮手段を、内胴体部の底部側に設けた冷却水水室に接続する冷却水分配管と、冷却水分配管に接続し、外胴体部の軸方向に沿って延び、スプレーノズルを備えたタービン排気凝縮用冷却水供給管とで構成したものである。
【００１９】
また、本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項４に記載したように、冷却水分配管を、外胴体部の半径方向に向って放射状に延びる主流管と、主流管の途中から折り曲げた分流管とで構成したものである。
【００２０】
また、本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項５に記載したように、不凝縮ガス入口部に、不凝縮ガスのショートパスを防止するバッフルを設けたものである。
【００２１】
また、本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項６に記載したように、バッフルを、平板で形成したものである。
【００２２】
また、本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項７に記載したように、平板の周縁を、冠状に形成する突出し片を備えたものである。
【００２３】
また、本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項８に記載したように、平板の周縁を、スプライン状に形成する切欠を備えたものである。
【００２４】
また、本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項９に記載したように、不凝縮ガス用ガス冷却手段を、内胴体部の底部に設けた冷却水水室に連通し、上記内胴体部の軸方向に沿って延び、スプレーノズルを備えたガス冷却用冷却水供給管で構成したものである。
【００２５】
また、本発明に係るスプレーコンデンサは、上記目的を達成するために、請求項１０に記載したように、セパレータを、穴を穿設した平板および網のうち、いずれか一方を選択したものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスプレーコンデンサの実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００２７】
図１は、本発明に係るスプレーコンデンサの実施形態を示す概略縦断面図である。
【００２８】
本実施形態に係るスプレーコンデンサは、円筒状の外胴体部に同心状に配置した内胴体部１６を二重筒に形成し、外胴体部１５にタービン排気凝縮部１７を、また内胴体部１６に不凝縮ガス冷却部１８をそれぞれ形成している。
【００２９】
タービン排気凝縮部１７を形成する外胴体部１５は、その頂部に蒸気タービン（図示せず）を設置し、その底部に復水出口１９を備えたボックス状のホットウェル（復水溜）２０を設ける一方、ホットウェル２０側に設けた冷却水分配管２１に接続され、かつ胴軸に沿って延び、スプレーノズル２２を備えた冷却水供給管２３を複数本にして収容する構成になっている。
【００３０】
冷却水分配管２１は、図２に示すように、外胴体部１５の中心Ｏから半径方向に向って放射状に延びる主流管２４と途中から折り曲げられた分流管２５とを組み合せて構成されており、主流管２４および分流管２５のそれぞれの端部側に、胴軸に沿って延び、スプレーノズル２２を備えたタービン排気凝縮用冷却水供給管２３を設けている。また、冷却水分配管２１およびタービン排気凝縮用冷却水供給管２３は、ともに図３に示すように、外胴体部１５に固設した補強部材２６を介して支持されている。
【００３１】
一方、不凝縮ガス冷却部１８を形成する内胴体部１６は、その頂部に不凝縮ガス出口部２７を、その底部に冷却水入口２８に連通する冷却水水室２９を備えている。また、不凝縮ガス冷却部１８を形成する内胴体部１６は、冷却水水室２９を画成する底板３０から不凝縮ガス冷却部１８の頂部側に向って延び、スプレーノズル３１を備えたガス冷却用冷却水供給管３２と、タービン排気凝縮部１７に連通し、不凝縮ガスを不凝縮ガス冷却部１８に案内する不凝縮ガス入口部３３と、不凝縮ガス入口部３３に設けたバッフル３７と、不凝縮ガス冷却部１８の頂部側に設置したセパレータ３４とを備えている。
【００３２】
セパレータ３４は、図４および図５に示すように、平板３６で構成し、この平板３６に格子状に配置され、比較的小口径の穴３５を穿設している。なお、セパレータ３４は、穴３５を備えた平板３６に限らず、メッシュの細かい網にしてもよい。
【００３３】
また、バッフル３７は、図６に示すように、ドレンとなったタービン排気ＴＥＸを一旦集め、不凝縮ガス入口部３３への流入を防止し、かつ不凝縮ガスのショートパスを防止するもので、その形状として図７に示すように、平板３８になっている。なお、バッフル３７は、図８に示すように平板３７の周縁を冠状に形成する突出し片３９を設けてもよく、また、図９に示すように、平板３７の周縁にスプライン状に形成する切欠４０を備えてもよい。
【００３４】
次に作用を説明する。
【００３５】
外胴体部１５のタービン排気凝縮部１７に供給されたタービン排気ＴＥＸは、図１に示すように、冷却水入口２８から冷却水水室２９、主流管２４と分流管２５とを組み合せた冷却水分配管２１、タービン排気凝縮用冷却水供給管２３、スプレーノズル２２を介して噴出される冷却水を直接接触して凝縮される。その際、冷却水分配管２１およびタービン排気凝縮用冷却水供給管２３は、冷却水の噴出力の反作用として衝撃力を受けるが、図３に示すように、補強部材２６により支持されているので安定状態に維持される。
【００３６】
タービン排気凝縮部１７で、冷却水と直接接触して凝縮したタービン排気ＴＥＸは、凝縮水（復水）となってホットウェル２０に集められ、ここから復水出口１９を介して地中に戻される。
【００３７】
また、タービン排気と冷却水とが直接接触し、タービン排気の凝縮の際、生成された不凝縮ガスは、外胴体部１５と同心状に配置した内胴体部１６の不凝縮ガス入口部３３を介して不凝縮ガス冷却部１８に案内される。このとき、不凝縮ガスは、図６に示すように、ドレンとなったタービン排気ＴＥＸが不凝縮ガス入口部３３に流れ、ショートパスを発生させようとするが、バッフル３７により防止されるので、不凝縮ガス冷却部１８に確実に案内される。
【００３８】
不凝縮ガス冷却部１８に案内された不凝縮ガスは、図１に示すように、冷却水水室２９からガス冷却用冷却水供給管３２およびスプレーノズル３１を介して噴出する冷却水と直接接触して冷却され、さらに、図４に示すように、セパレータ３４の平板３６に設けた穴３５を通る際、平板３６に衝突させて未だ含んでいるドレンを自然落下させ、気体の部分のみを通過させるとともに、整流効果を持たせて流れを均一化させ、ガス出口（図示せず）から大気または他の機器に流出させる。
【００３９】
このように、本実施形態は、タービン排気凝縮部１７を形成する円筒状の外胴体部１５の中央部分に、不凝縮ガス冷却部１８を形成する内胴体部１６を同心的に配置し、内胴体部１６の中央部分に集まる不凝縮ガスを良好に処理したので、不凝縮ガスの滞留化を防止することができ、タービン排気と冷却水との直接接触による熱交換率を高く維持することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明に係るスプレーコンデンサは、タービン排気凝縮部を形成する外胴体部に、不凝縮ガス冷却部を形成する内胴体部を同心的に配置して二重筒に形成し、タービン排気凝縮部で、冷却水をタービン排気に直接接触させてタービン排気を凝縮し、復水にする一方、タービン排気を凝縮する際に生成される不凝縮ガスを不凝縮ガス冷却部に案内し、ここでも不凝縮ガスを冷却水に直接接触させて不凝縮ガスを冷却し、さらにセパレータで不凝縮ガスに含まれる水分を除去するとともに、整流させて他の機器に流出させたので、内胴体部内の中央部分に集まる不凝縮ガスの滞留化を防止することができ、不凝縮ガスの流れを良好にさせて高い熱交換率を維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスプレーコンデンサの実施形態を示す概略縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視方向切断断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視方向切断断面図。
【図４】本発明に係るスプレーコンデンサに使用されるセパレータの実施形態を示す概略断面図。
【図５】図４のＣ−Ｃ矢視方向から見た平面図。
【図６】本発明に係るスプレーコンデンサに使用されるバッフルの実施形態を示す概略断面図。
【図７】図６で示したバッフルの第１実施例を示す図。
【図８】図６で示したバッフルの第２実施例を示す図。
【図９】図６で示したバッフルの第３実施例を示す図。
【図１０】従来のスプレーコンデンサを示す概略縦断面図。
【符号の説明】
１  胴体
２  タービン排気凝縮部
３  不凝縮ガス冷却部
４ａ，４ｂ  仕切り
５  ホットウェル
６  冷却水供給管
７  スプレーノズル
８  冷却水スプレー部
９  スプレーノズル
１０  冷却水溜
１１  冷却水供給部
１２  出口
１３  ガス出口
１５  外胴体部
１６  内胴体部
１７  タービン排気凝縮部
１８  不凝縮ガス冷却部
１９  復水出口
２０  ホットウェル
２１  冷却水分配管
２２  スプレーノズル
２３  タービン排気凝縮用冷却水供給管
２４  主流管
２５  分流管
２６  補強部材
２７  不凝縮ガス出口部
２８  冷却水入口
２９  冷却水水室
３０  底板
３１  スプレーノズル
３２  ガス冷却用冷却水供給管
３３  不凝縮ガス入口部
３４  セパレータ
３５  穴
３６  平板
３７  バッフル
３８  平板
３９  突出し片
４０  切欠
【図１】
0003851732.tif 000002
【図２】
0003851732.tif 000003
【図３】
0003851732.tif 000004
【図４】
0003851732.tif 000005
【図５】
0003851732.tif 000006
【図６】
0003851732.tif 000007
【図７】
0003851732.tif 000008
【図８】
0003851732.tif 000009
【図９】
0003851732.tif 000010
【図１０】
0003851732.tif 000011