(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンプラントに設けられる蒸気冷却用のクーラと、このクーラよりも内圧が低い蒸気タービン排気凝縮用の復水器とを、この復水器内の水位よりも低位の管部を有するＵ字形のドレン管で接続し、このドレン管を介して前記クーラからドレンを前記復水器に供給するドレン管システムであって、前記ドレン管の途中に気水分離装置を設け、気体を前記ドレン管の外部に排出することを特徴とするドレン管システム。
【請求項２】
蒸気タービンプラントに設けられる蒸気冷却用のクーラと、このクーラよりも内圧が低い蒸気タービン排気凝縮用の復水器とを、この復水器内の水位よりも低位の管部を有するＵ字形のドレン管で接続し、このドレン管を介して前記クーラからドレンを前記復水器に供給するドレン管システムであって、前記クーラ内の下部に常時、一定以上の水位を保持してドレンを貯溜させることを特徴とするドレン管システム。
【請求項３】
蒸気タービンプラントに設けられる蒸気冷却用のクーラと、このクーラよりも内圧が低い蒸気タービン排気凝縮用の復水器とを、この復水器内の水位よりも低位の管部を有するＵ字形のドレン管で接続し、このドレン管を介して前記クーラからドレンを前記復水器に供給するドレン管システムであって、前記ドレン管の復水器入口部位にオリフィスを設けたことを特徴とするドレン管システム。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれかに記載のドレン管システムにおいて、ドレン管のフルード数を１．０以上に設定することを特徴とするドレン管システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えば地熱発電プラントのアフタクーラから排出されるドレンを復水器に供給するドレン管等に適用されるドレン管システムの改良に係り、特に構成の簡素化、低コスト化、スペースの有効利用等が図れるドレン管システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば地熱発電プラントでは、蒸気やガスを冷却して大気に放出するためのアフクーラが設けられ、このアフタクーラで回収されたドレンは、熱回収の目的から蒸気タービン排気凝縮用の復水器にドレン管を介して供給される。この場合、アフタクーラの器内圧は復水器の器内圧よりも高いことから、このような圧力の異なる容器を接続するドレン管を設計する手法として、各容器の規定圧力や流量を確保するために、ドレン管の途中に調節弁を介して接続するシステムと、復水器内の水位よりも低位の管部を有するＵ字形のドレン管を用いる、いわゆるＵシールを介して接続するシステムとが知られている。
【０００３】
図４は、調節弁を介して接続する従来のシステムを示す系統図である。
【０００４】
この図４に示したシステムでは、アフタクーラ１内に蒸気・ガス管２を介して流入する蒸気、ガス、水等が、冷却水管３を介して流入する水によって冷却され、蒸気等はベントとして大気放出管４から大気へ放出されるとともに、ドレンはドレン管５を介して復水器６に供給されるようになっている。ドレン管５には水位調節計７が設けられ、この水位調節計７はアフタクーラ１に設けたクーラ水位計８によって開度を制御され、アフタクーラ内のドレン９ａの水位が復水器６内のドレンの水位よりも高く維持されるようになっている。
【０００５】
そして、例えばアフタクーラ１の器内圧は１．０８ｋｇ／ｃｍ2 、復水器６の器内圧は０．１３６ｋｇ／ｃｍ2 に設定され、その圧力差によってアフタクーラ１から復水器６側にドレン管５を介してドレン供給が行われる。また、ドレン管５内では、水位調節弁７によってアフタクーラ１の器内圧と復水器６の器内圧とが分離され、アフタクーラ１内に一定水位が維持されるように流量が制御される。
【０００６】
また、図５はＵシールを介して接続する従来のシステムを示す系統図である。
【０００７】
この図５に示したシステムでは、アフタクーラ１と復水器６とを、この復水器６内のドレン９ｂの水位よりも低位の管部５ｂを有するＵ字形のドレン管５で接続し、このドレン管５を介してアフタクーラ１からドレンを復水器６に供給するようになっており、低位の管部５ｂに一定のドレンの水位を常時保持して、ドレンを貯溜させるようになっている。
【０００８】
このシステムでは、ドレン管５によるＵシール機能によって、上記同様にアフタクーラ１の器内圧と復水器６の器内圧とを分離して運転を継続することができ、その場合、Ｕシールを得るためにドレン管５では例えばフルード数が０．３以下に設定される。
【０００９】
フルード数は、次の数式により決定される。
【００１０】
【数１】
0003754527.tif 000002
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術においては、図４の水位調節弁７を設置する場合には、アフタクーラ１内にドレンを貯溜させるためにクーラ容積を大きくせざるを得ず、また水位調節弁７自体の構成が複雑でコスト高となり、経済的に不利となる。
【００１２】
また、図５のフルード数が０．３以下のＵシール機能を有するドレン管５を設置する場合には、ドレン管を大径とし、かつ低位の管部５ａのために例えば１０ｍ以上の深さを有するピットを、メンテナンス性も考慮した大きさで掘らなければならない。このため、土木作業等についてのコストが高くなり、また発電所内の点検性およびメンテナンス性が低下したり、クーラ内の圧力変動によりＵシール切れを起こす等の不具合が発生する場合もある。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、経済的に有利なＵシール配管を前提として、大きなサイズのドレン管を採用する必要なく、Ｕシールを確保できるとともに、プラント起動時または突発的なクーラ内の圧力変動によるＵシール切れを防止することができるドレン管システムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１の発明では、蒸気タービンプラントに設けられる蒸気冷却用のクーラと、このクーラよりも内圧が低い蒸気タービン排気凝縮用の復水器とを、この復水器内の水位よりも低位の管部を有するＵ字形のドレン管で接続し、このドレン管を介して前記クーラからドレンを前記復水器に供給するドレン管システムであって、前記ドレン管の途中に気水分離装置を設け、気体を前記ドレン管の外部に排出することを特徴とするドレン管システムを提供する。
【００１５】
請求項２の発明では、蒸気タービンプラントに設けられる蒸気冷却用のクーラと、このクーラよりも内圧が低い蒸気タービン排気凝縮用の復水器とを、この復水器内の水位よりも低位の管部を有するＵ字形のドレン管で接続し、このドレン管を介して前記クーラからドレンを前記復水器に供給するドレン管システムであって、前記クーラ内の下部に常時、一定以上の水位を保持してドレンを貯溜させることを特徴とするドレン管システムを提供する。
【００１６】
請求項３の発明では、蒸気タービンプラントに設けられる蒸気冷却用のクーラと、このクーラよりも内圧が低い蒸気タービン排気凝縮用の復水器とを、この復水器内の水位よりも低位の管部を有するＵ字形のドレン管で接続し、このドレン管を介して前記クーラからドレンを前記復水器に供給するドレン管システムであって、前記ドレン管の復水器入口部位にオリフィスを設けたことを特徴とするドレン管システムを提供する。
【００１７】
請求項４の発明では、請求項１から３までのいずれかに記載のドレン管システムにおいて、ドレン管のフルード数を１．０以上に設定することを特徴とするドレン管システムを提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るドレン管システムの実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態では、地熱発電プラントのアフタクーラと復水器とを接続するドレン管に適用した場合について説明する。
【００１９】
第１実施形態（図１）
図１は本実施形態によるドレン管システムを示す系統図である。
【００２０】
この図１に示したシステムでは、アフタクーラ１１内に蒸気・ガス管２２を介して流入する蒸気、ガス、水等が、冷却水管１３を介して流入する水によって冷却され、蒸気等はベントとして大気放出管１４から大気へ放出されるとともに、ドレンはドレン管１５を介して復水器１６に供給されるようになっている。
【００２１】
すなわち、アフタクーラ１１の器内圧は例えば１．０８ｋｇ／ｃｍ2 に、また復水器１６の器内圧は０．１３６ｋｇ／ｃｍ2 にそれぞれ設定され、その圧力差によってアフタクーラ１１から復水器１６側にドレン管５を介してドレン供給が行われる。なお、ドレン温度は６８℃、ドレン流量は８５０Ｔｏｎ／Ｈｒである。
【００２２】
このような構成のもとで、本実施形態では図１に示すように、ドレン管１５が復水器１６内のドレン１７の水位よりも低位の管部１５ａを有するものされ、この管部１５ａの上流側に気水分離装置１８が設けられている。
【００２３】
この気水分離装置１８は、一定高さを有する気水分離管１９と、この気水分離管１９の上部に連結されたガス抜き装置管２０とを有し、ガス抜き装置管２０は大気放出管１４に接続されている。そして、アフタクーラ１１から排出されるドレンは、ドレン管１５を介して気水分離管１９内に流入し、内部にドレン１７を一定の水位で貯溜されるように設定されるとともに、ドレン１７中に含まれた気体は、アフタクーラ１１と同圧力のガス抜き装置管２０を介して大気放出管１４に放出されるようになっている。これによりＵシール部にガスが巻き込まれず、液体Ｕシールが形成される。
【００２４】
本実施形態においては、ドレン管１５のサイズがフルード数１．０以上に設定され、これにより直径は例えば４００mmに設定されている。また、ガス抜き装置管２０は、ドレン管１５内の半分の面積がガスとすると、サイズは直径１００mm、管内流速は１５ｍ／ｓ、圧力損失は０．０１ｋｇ／ｃｍ2 （ガス抜き装置管２０は直管相当長さを３０ｍとする）となる。
【００２５】
このような本実施形態のシステムにおいては、ドレン管１５に設けられた気水分離管１９によるＵシール機能によって、アフタクーラ１１の器内圧と復水器１６の器内圧とを分離して運転を継続することができる。この場合、本実施形態ではＵシール機能を得るために、ドレン管１５のフルード数が１以上に設定されていることにより、従来の設計手法でドレン管のサイズがフルード数０．３以下となって直径６００mmを要する場合に比較して、小径とすることができる。
【００２６】
よって、本実施形態によれば、経済的に有利なＵシール配管を前提として、大きなサイズのドレン管を採用する必要なく、Ｕシールを確保することができる。また、ドレン管１５の途中に設けた気水分離管１９にドレン１７を貯溜することによって、プラント起動時または突発的なクーラ内の圧力変動によるＵシール切れを防止することができる。
【００２７】
第２実施形態（図２）
図２は本実施形態によるシステムを示す系統図である。
【００２８】
本実施形態では、アフタクーラ１１と、このアフタクーラ１１よりも内圧が低い蒸気タービン排気凝縮用の復水器１６とを、この復水器１６内の水位よりも低位の管部１５ａを有するＵ字形のドレン管１５で接続し、このドレン管１５を介してアフタクーラ１１からドレンを復水器１６に供給する点では前記第１実施形態と同様である。
【００２９】
本実施形態が前記第１実施形態と異なる点は、アフタクーラ１１内の下部に、常時一定以上のドレン１７を貯溜し、その水位が保持されるように設定した点にある。
【００３０】
本実施形態によれば、ドレン１７はアフタクーラ１１内で水位を保ったままクーラ下部よりドレン管１５を通って復水器１６へと導かれる。すなわち、アフタクーラ１１内に水位を保つことにより、アフタクーラ１１内のガスをドレン管１５へ巻き込まない構造となっている。
【００３１】
本実施形態にいおては、ドレン管１５のサイズがフルード数１．０以上に設定され、これにより直径は例えば４００mmに設定されている。また、蒸気条件等は前記第１実施形態と同様である。
【００３２】
このような本実施形態のシステムにおいては、アフタクーラ１１内に水位を持ち、アフタクーラ１１内のガスをドレン管１５内に巻き込まないことによって、大きなサイズのドレン管を採用する必要なく液体Ｕシールを確保することができる。
【００３３】
第３実施形態（図３）
図３は本実施形態によるシステムを示す系統図である。
【００３４】
本実施形態では、アフタクーラ１１と、このアフタクーラよりも内圧が低い蒸気タービン排気凝縮用の復水器１６とを、この復水器１６内の水位よりも低位の管部１５ａを有するＵ字形のドレン管１５で接続し、このドレン管１５を介してアフタクーラ１１からドレンを復水器１６に供給する点では前記第１実施形態と同様である。
【００３５】
本実施形態が前記第１実施形態と異なる点は、ドレン管１５の復水器入口部位にオリフィス２１を設けた点にある。
【００３６】
このような構成の本実施形態においては、復水器１６の入口部にオリフィス２１が設けられているので、アフタクーラ１１からドレンがドレン管１５を通り、復水器１６へと導かれ際に、アフタクーラ１１の器内圧力の変動時、またはプラント起動時の圧力不安定状態における圧力緩衝部材として機能する。したがって、このようなプラント起動時または突発的なクーラ内の脈動等の圧力変動によりＵシール水位が下がらないように制御されることにより、ドレン流の抵抗が増大し、液体Ｕシールが切れないように保持される。
【００３７】
よって、本実施形態によっても、経済的に有利なＵシール配管を前提として、大きなサイズのドレン管を採用する必要なく、Ｕシールを確保することができ、特にプラント起動時または突発的なクーラ内の圧力変動によるＵシール切れを防止できるという大きい利点が得られる。
【００３８】
【発明の効果】
以上で詳述したように、本発明によれば、複雑な装置または機器を必要とせずに、コスト的にも機器配置上のスペース的にも、有利な装置および系統を提供することができる。
【００３９】
すなわち、請求項１の発明によれば、クーラドレン管内にクーラより巻き込まれたガスを気水分離器でドレンとガスとに分離し、ドレンは圧力差により復水器へ流し、ガスは気水分離管の上部より抜き出し、クーラ内と同圧力の放出管またはクーラ本体に接続することによりＵシール部にガスを巻き込まず、液体Ｕシールを形成することができる。
【００４０】
請求項２の発明によれば、クーラ本体内に水位を持ち、クーラ内のガスをドレン管内に巻き込まず、液体Ｕシールを確保することができる。
【００４１】
請求項３の発明では、Ｕシール二次側の復水器入口部にオリフィスを挿入してドレンの抵抗を増大したので、プラント起動時または突発的なクーラ内の脈動等の圧力変動によりＵシール水位が下がらず、液体Ｕシールが切れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るドレン管システムの第１実施形態の構成を示す系統図。
【図２】本発明に係るドレン管システムの第２実施形態の構成を示す系統図。
【図３】本発明に係るドレン管システムの第３実施形態の構成を示す系統図。
【図４】従来のドレン管システムの一例による構成を示す系統図。
【図５】従来のドレン管システムの他の例による構成を示す系統図。
【符号の説明】
１１  アフタクーラ
１２  蒸気・ガス管
１３  冷却水管
１４  大気放出管
１５  ドレン管
１６  復水器
１７  ドレン
１８  気水分離装置
１９  気水分離管
２０  ガス抜き装置管
２１  オリフィス
【図１】
0003754527.tif 000003
【図２】
0003754527.tif 000004
【図３】
0003754527.tif 000005
【図４】
0003754527.tif 000006
【図５】
0003754527.tif 000007