ベロックスボイラー

ベロックスボイラー
ブリンとブリンにベロックス蒸気発生器を設置
分類	ターボ蒸気発生器
応用	主に発電に使われる
燃料源	燃料油
コンポーネント	軸流圧縮機 燃焼室 煙道 ガスタービン
発明家	ブラウン・ボベリ・カンパニー（BBC）
発明された	1931

ベロックスボイラーは、ターボチャージャー付きの強制循環式水管ボイラーで、軸流圧縮機とガスタービンを使用しています。ベロックス（ラテン語で「高速」）ボイラーはベロックス蒸気発生器としても知られ、1930年代初頭にスイスのブラウン・ボベリ社（BBC）によって開発されました。^[1]ベロックスボイラーは軸流圧縮機を使用した最初の市販機械であり、その後のBBCの産業用ガスタービンの開発に重要な役割を果たしました。^[2]

ブラウン・ボベリ・レビューより^[3]

Velox の原理は、圧力下での燃焼、非常に高い排気ガス速度、およびガスタービンの使用を組み合わせたもので、燃焼室内の圧力、高いガス速度、および作業生成のためのガスの圧力降下は、燃焼生成物によって作動するガスタービンによって駆動されるコンプレッサーによって生成されます。

Velox のアイデアの大きな意義は、圧力と速度の増加によってコンポーネントのサイズが大幅に縮小され、効率を損なうことなくプロセスが加速されるという事実にあります。

発電用に使用されるベロックス蒸気発生器では、燃焼室からの排気ガスを使用して、圧縮機に接続されたガスタービンを回転させ、これらを合わせて充填セットを構成します。圧縮機は熱風の流れを増加させ、ボイラー管内の水への熱伝達率を高めて、より多くの蒸気を発生させます。蒸気は、発電機に接続された蒸気タービンを回転させるために使用されます。^[3]

ベロックスの燃焼室は、燃料ガスまたは重油を燃焼させて煙道ガスを生成することができます。製鉄所に設置されたベロックスセットでは、高炉ガスが燃料として一般的に使用されていました。ベロックス蒸気発生器の効率は、高炉ガスを燃焼させる場合は通常約88〜90％、重油を燃焼させる場合は91〜93％でした。このような効率は、負荷の25〜100％まで維持されました。^[2]

第一次世界大戦以前、BBCは商業的に成功した蒸気タービン事業に加えて、いくつかの実験的なガスタービンプロジェクトに取り組んでいました。BBCのガスタービンの共同研究には、ハンス・ホルツヴァルト、アルメンゴー・ルメール、オーギュスト・ラトーのプロジェクトが含まれていました。BBCは、ハーバート・ハンフリーのハンフリーポンプの2ストロークバージョンの実験も行っており、これは発電に使用されていました（いわゆる「湿式ガスタービン」）。これらの初期のガスタービン実験は、商業的に実現可能な製品を生み出しませんでした。^[3]

1927年から、BBCは再びハンス・ホルツヴァルトと共同で2段定容爆発ガスタービンを開発した。ホルツヴァルト・タービンの性能は、ウォータージャケットを通した熱損失が大きな問題となり、最終的には期待に応えられなかった。ウォータージャケットへの熱損失は、ターボチャージャー付きボイラーの熱を利用することで利点に変えられることが認識された。これらの観察と、ターボチャージャーと蒸気タービンに関する既存の能力に基づいて、BBCは蒸気タービンで使用する定流量ガスタービン・コンプレッサー・セットを開発し、これがVeloxボイラーとなった。^[3]

最初のVeloxボイラーは1931年にベルリンで開催されたVDI会議で展示されました。すぐに注文が続き、 1932年にはフランスのノルマンディーにあるモンドヴィル製鉄所向けに最初の注文がありました。 ^{[3] [4]}合計110台のVeloxボイラーが製造され、そのうち75台は1930年代に注文されました。^[1] 

ベロックスボイラーの大部分は発電に使用されました。発電所では、ベロックスボイラーは始動時間が速く、サイズがコンパクトであることが評価されました。ベロックスボイラーは船舶や鉄道機関車用にも製造されましたが、これらの用途では広く使用されることはありませんでした。1939年、BBCは評価とテストのためにファーンバラの英国王立航空研究所にベロックスボイラー1台を納入しました。^[1]

BBCは、ガス燃料や液体燃料の顧客以外にもVeloxボイラーの販売を増やすために、石炭燃料の実験を行った。圧縮空気でVelox燃焼室に供給される粉砕石炭が試されたが、飛散した灰の粒子によってガスタービンが過度に侵食された。^[1]

ベロックス蒸気発生器の開発は、最初の産業用ガスタービンの開発に直接つながった。1936年、BBCはペンシルバニア州マーカスフックのサン石油精製所向けに世界初の定流量産業用ガスタービンを建設した。初期のBBCガスタービンは、基本的に蒸気コンポーネントを取り除いたベロックスボイラーだった。マーカスフックのコンプレッサータービンセットは、ハウンドリー石油精製プロセスの触媒再生サイクルに使用され、セットのガスタービンに連結された900kWのオルタネーターが含まれていた。ハウンドリーガスタービンの経験は、BBCがスイスのヌーシャテルに建設した世界初のガスタービン発電所の開発につながった。^{[1] [2]}