【用語解説】水・蒸気の流れについて

lighted buildings near body of water

こんにちは。今回は、汽力発電プラントの水・蒸気の流れについて説明していきたいと思います。排ガスの流れ燃料の流れについても紹介してきましたが、この水・蒸気の流れを理解することはほとんどそのまま汽力発電プラントのメイン機能のメカニズムを理解することになります。ぜひ読んでみてください。

汽力発電プラントの水・蒸気の流れは実はランキンサイクルと呼ばれる循環する仕組みで成り立っているのでどのプロセスから説明することも可能なのですが、一番理解されやすいと思われる蒸気タービンから説明していきたいと思います。

蒸気タービン

汽力発電プラントで最終的に電気をつくる設備は「発電機」と呼ばれるものになります。これは蒸気タービンと連結されている設備であり、蒸気タービンが回転することで発電機も回転します。この回転する時に電気が発生するわけです。

図で示されている名称でいえば、図の真ん中少し右上の「Turbine」と記載されているものが蒸気タービンであり、その右側にある「Generator」が発電機の事です。

復水器

蒸気タービンは蒸気の力で回転するわけですが、その仕事を終えた蒸気は復水器という設備で水に戻されます。

図で示されている名称でいえば、蒸気タービンの下に記載されている「Condenser」が復水器(水にもどす機器の意味)の事です。

ここが今回説明する「水・蒸気の流れ」の循環について解説するスタートポイントにしていきましょう。

脱気器・ヒーター

復水器で水にもどされた水は、ボイラーに供給され、ボイラー炉内で燃料の燃焼によって発生した熱を受けて蒸気になりますが、ボイラーに供給される前に脱気器やヒーターという設備を通過します。水の中に含まれている気体を取り除くことでトラブルを防いだり、温度を上げることで効率を高めたりすることが目的です。

図で示されている名称でいえば、「Deaerator」が脱気器であり、「HP Heater」や「LP Heater」が(HPはHigh Pressure, LPはLow Pressureの)ヒーターと言うことになります。

ボイラ給水ポンプ

復水器で水にもどされた時点では圧力が低くなっており、それをボイラーに送り込むためにはポンプを使って圧力を上げてやる必要があります。

図で示されている名称でいえば、「BFP」であり、Boiler Feed Pumpの略称となっています。

ボイラー設備

ボイラ給水ポンプで圧力が上げされた水は、ボイラー設備に供給されます。

図で示されている名称でいえば、真ん中左上の「Boiler」と記載されている設備がボイラー設備となります。

ボイラー設備では、節炭器(英語ではEconomizer)を通ってから蒸気ドラム(英語ではSteam Drum)に行き、降水管という管を通って火炉の下の方へ行きます。

下の方へ来た水は火炉壁管を通って火炉の上の方に上がっていきながら少しづつ蒸気に変わってきます。これが管寄せ(Header)と呼ばれる部位を通って蒸気ドラムへ戻ってきます。蒸気ドラムでは水と蒸気の仕分けがなされることになります。

蒸気ドラムを出た蒸気はさらに過熱器という設備で熱せられ500度以上にもなる過熱蒸気(Super heated Steam)となります。過熱蒸気となった蒸気は、蒸気タービンに供給され、蒸気タービンを回転させることで発電をすることになります。

なお、汽力発電プラントの中でもコジェネレーションプラントと呼ばれる設備の場合は、蒸気タービンの途中から抽気というラインがあり、そこで取り出された蒸気は工場の生産プロセスで利用されたりします。

以上で「水・蒸気の流れ」の説明はおしまいです。いかがでしたでしょうか?ところどころ英語での名称が出てきていますが、もし余裕があればぜひ覚えていただきたいです。なぜなら英単語を知るだけで勉強するための資料が劇的に広がるからです。

例えば、こちらのYouTube動画は個人的にはとてもおススメです。自分が入社した時にこの動画があればきっと学習スピードはもっと速かっただろうなと思います。ちょっと日本語の訳が変な部分もありますが、こちらはその日本語訳版です。

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