CN100424413C - 给水加热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种相对于发电站的容量的增大或严格的加热蒸汽条件来说也能提高性能的给水加热器。在给水加热器的过热返回部29中，在中央部设置2个位置过热返回部入口36，加热蒸汽从这里向过热返回部29的两端流动。另外，在冷凝部设置有短路防止板，该短路防止板的两端插入下部管组上所设置的槽部中，其中央部覆盖着通风管的上部。进一步，在本体部垂直方向的中心位置，设置有冷凝水出口座，在冷凝水冷却部设有将冷凝水向冷凝水出口座导引的冷凝水出口座导向板。

Description

给水加热器

本发明是中国专利申请第01123656.6号的分案申请。

技术领域

本发明涉及发电站所使用的给水加热器。

背景技术

目前所使用的一般的火力发电厂，将锅炉产生的蒸汽导入透平中，在透平中使该蒸汽膨胀，由此把蒸汽所持有的热能转换为机械能，用该机械能使发电机旋转，得到电能。

图10示出了这样的一般的火力发电站的系统构成。

在图10中，由锅炉1产生的蒸汽，通过主蒸汽管2由蒸汽止回阀3导入透平4。该蒸汽在透平4中一边膨胀一边流动进行做功，由此，使与透平同轴设置的发电机5旋转，得到电力。在透平4中膨胀的蒸汽，流入冷凝器6内，在此冷却、凝缩、变成冷凝水，滞留在冷凝器6下部的热池(hot well)7中。滞留的冷凝水被导向冷凝管8，由设置在该冷凝管8途中的冷凝水泵9升压，变成给水，被导向低压给水加热器10。

低压给水加热器10是为了提高电站热效率而设置的热交换器的一种，从蒸汽透平4的低压级抽气的压力比较低的蒸汽，通过加热蒸汽管15a引导。在低压给水加热器10内，从该蒸汽透平4的低压级抽气的蒸汽与给水进行热交换，使给水加热。这时，抽气的蒸汽凝缩变成冷凝水，被导向压力低于低压给水加热器10的低压给水加热器排水管17，进一步被导向冷凝器6。

通过低压给水加热器10加热的给水，被导向除气器11。除气器11是用于除去溶存于给水中的氧等非凝缩气体的机器，从蒸汽透平4的中压级抽气的蒸汽，通过加热蒸汽管15b引导。然后，在除气器11内，给水与抽气的蒸汽直接接触，把溶存于给水中的非凝缩气体作为气体分离并除气。

通过除气器11的给水到达锅炉给水泵12处压力更进一步升高后，被导向高压给水加热器13。高压给水加热器13与低压给水加热器10一样，是为了提高电站热效率而设置的热交换器的一种，其基本结构也大致相同。即是说，在高压给水加热器13内，从蒸汽透平4的高压级抽气并由加热蒸汽管15c引导的蒸汽，与升压的给水之间进行热交换，对给水进一步加热。接着，此时，从蒸汽透平4的高压级抽气的蒸汽经过凝缩变成冷凝水，由连接于高压给水加热器13的高压给水加热器排水管18向除气器11引导。

这样，通过高压给水加热器13加热的给水，经过锅炉给水管14向锅炉1引导，再次被加热变成蒸汽。

可是，低压给水加热器10或高压给水加热器13等给水加热器有立式或卧式等形式，在火力发电站，用卧式给水加热器的情况多一些，所以，下文，以卧式高压给水加热器的情况为例，用图11对给水加热器的一般的简要构成加以说明。

如图11所示，给水加热器由大的分开的水室21和本体部22的两个部分构成，在水室21和本体部22之间设置有管板25，两者隔开。在水室21中，在其下侧，安装有给水入口座23，在其上侧安装有给水出口座24，与之对应，水室21的内部，隔开为两个用于引导从给水入口座23流入的给水的空间和用于使从给水出口座24流出的给水滞留的空间，给水从给水入口座23流入，被加热后由给水出口座24流出。

在管板25上，开设有与之连通的多个管孔。这些管孔相对于通过管板25面的垂直方向中心的水平面上下对称地开设着，构成上部管孔组和下部管孔组。进一步，在设置于管板25的每一个管孔中，从本体部22侧插入后述的U形加热管26，并通过焊接等固定。

如上文所述，从给水入口座23流入水室21内的给水向下部管孔组上固定的U形加热管26流入，并被导向本体部22侧，在本体部22内加热后，从管板25的上部管孔组侧经过水室21内流出，从给水出口座24流向给水加热器的外部。

在本体部22的内部，U形加热管26沿着本体部22的全长配设着，其端部固定在管板25上开设的多个管孔中。另外，在图11中，为了方便，仅示出了U形加热管26的一部分。进一步，在本体部22的内部，垂直设置有多个加热管支撑板27，U形加热管通过这些加热管支撑板上开设的管孔支持。

另外，在本体部22上，在该管板25近旁的上部，设置有加热蒸汽入口座28，从蒸汽透平抽气的加热蒸汽由这里流入本体部22的内部。然后，该加热蒸汽一边经过本体部22内流动，一边与通过U形加热管内流动的给水之间进行热交换，被夺取其热能并凝缩，最终成为冷凝水，从管板25近旁的本体部22上设置的图中未示的冷凝水出口座流出。

这样构成的本体部22的内部，从其功能上分为3个部分。即是说，有过热返回部29、冷凝部30及冷凝水冷却部31。其中，过热返回部29设置在过热蒸汽入口座28的大致的下部即、本体部22内的与管板25邻接的上部。另一方面，在与管板25邻接的本体部22的下部即、过热返回部29的下侧，设置有冷凝水冷却部31。本体部22内设置的这些过热返回部29、冷凝水冷却部31以外的部分为冷凝部30。

流入过热返回部29的加热蒸汽，其显热部分向U形加热管26内的给水传递，变成大致的饱和蒸汽后流出。这时，由于导入该过热返回部29内的加热蒸汽的温度高于饱和温度，使该加热蒸汽变成过热蒸汽，因此过热返回部29内的传热形式随着相的变化，成为对流热传导。该传热形式在传热面的蒸汽流速慢时，热阻抗变大，与给水间的热交换效率劣化。因此，在过热返回部29内，设置有蛇形流路，过热蒸汽通过该蛇形流路与U形加热管26垂直地流动，流速变大，提高了热交换效率。即是说，在过热返回部29内，将传热管支撑板27作成使其垂直方向的一端不能延伸到过热返回部29的底面侧或顶面侧的端部的结构，未延伸到端部的一侧彼此不同地配置有数个，形成蛇形流路。通过采用这样的构成，利用过热返回部29，从加热蒸汽入口座28流入的加热蒸汽，一边通过蛇形流路，一边有效地进行热交换，变成大致的饱和蒸汽流出。

在冷凝部30，成为大致的饱和蒸汽的加热蒸汽从U形加热管26和本体部22之间的空间，向多个U形加热管26汇集构成的加热管组部流入并凝缩。在这里，由于要通过加热蒸汽的凝缩进行热交换，因此温度几乎没有变化，变成基本一定的温度。从而，不会引起对流等，加热蒸汽的流速与过热返回部相比，比较慢，占据着给水加热器全体中的最大部分。进一步，在冷凝部30的中心附近，沿着冷凝部30的全长设置有通气管32，该通气管32用于汇集随着加热蒸汽的凝缩而产生的氧等非凝缩气体。该通气管32的一端与向本体部22外部延伸的通气管出口座33连接。另外，在该通气管出口座33上还连接有向低压给水加热器、除气器、冷凝器等引导这些非凝缩气体的管路。

在这里，用图12进一步说明冷凝部30的加热蒸汽凝缩的样子。

图12是图11所示给水加热器的本体部22的冷凝部30的断面图。在图12中，与图11相同的结构，标有相同的符号，其详细说明省略。图12所示的U形加热管26通过多个汇集在一起，形成加热管组42，该加热管组42分为上部加热管组42a和下部加热管组42b，作成相对于本体部22的水平方向的中心线上下对称的结构。另外，在本体部22的中心部附近，设置着上述的通气管32。

通过过热返回部变成大致的饱和蒸汽的加热蒸汽，导入本体部22与管组42的间隙，从该间隙的全周，流入管组42内。在管组42内U形加热管26的表面，通过夺取其潜热、凝缩变成大致的饱和水的冷凝水，照原样经过管组42内部流下，滞留在本体部22的下部。这时，在管组42内，通过加热蒸汽的凝缩，使该部位的压力下降，从而进一步把加热蒸汽引导到管组42内。于是，加热蒸汽向管组42内的中心部逐渐导入，反复凝缩，最终，成为没有变成冷凝水的氧等非凝缩气体残留在中心部的通气管32附近。在通气管32中，开设有用于吸引非凝缩气体的图中未示的通气孔，非凝缩气体从这里向通气管32内吸引，抽出到给水加热器的外部。在此，用图13及图14说明通气管32。图13是设置在冷凝部30上的通气管32的构成的模式示意图，图14是图13所示通气管32的简要断面图。另外，在图13和图14中，共用的构成，标有共用的符号，同时，与图11及图12相同的构成，标有相同的符号，其详细说明省略。

如图13所示，通气管32也支撑在传热管支撑板27上，在其下半部分安装有冷凝水流入防止板44。该冷凝水流入防止板44，在通气管32上所设置的通气孔的位置覆盖通气孔，根据通气孔的个数或大小，按照图13(a)或图13(b)所示那样设置。另外，如图4所示，该通气孔45在通气管32的水平方向中心线的下半侧左右对称地设置，冷凝水流入防止板44，从通气管32的垂直方向中心的位置覆盖该通气孔45地设置着。通过该冷凝水流入防止板44，来自上方的冷凝水附着在该通气管32上，不能从通气孔45吸引到通气管32的内部。另外，虽然图中未示，但是，也有这样的情况，即在通气管32的最下部设置冷凝水排出孔、把冷凝水吸引到通气管32内可以排出的结构。

在这里，关于通气孔45的大小，由于事先确定流入每一冷凝部30的加热支撑板27隔开的空间的加热蒸汽的量，所以，根据该加热蒸汽的量，也可以推定在该空间产生的非凝缩气体的量。由此，根据该推定的量决定通气孔45的大小。进一步，通过在通气管32的途中设置节流孔，可调整非凝缩气体的流入量。

于是，凝缩加热蒸汽的饱和水冷凝水向冷凝水冷却部31流入，经过该冷凝水冷却部31的内部流动，进一步把其显热部分传递给U形加热管26内的给水，温度降低后，从图中未示的冷凝水出口座流出。这时，在该冷凝水冷却部31的传热形式也与过热返回部29同样，成为由对流热传递的形式。因此，在冷凝水冷却部31的内部，与过热返回部同样，通过传热管支撑板27形成蛇形流路，由此，在冷凝水冷却部31中，也提高了热交换效率。

在这里，用图15说明该冷凝水冷却部31。图15是模式地表示给水加热器本体部22下半部上所设置的冷凝水冷却部的详细结构的透视图及该透视图中的C-C断面图。另外，在图15中，与图11相同的构成，标有相同的符号，其详细说明省略。在图15中，为了说明的方便，没有示出图11所示的U形加热管26及传热管支撑板27。如图15所示，冷凝水冷却部31，其一端与管板25连接地设置在本体部22内下部的管板25一侧，以冷凝水冷却围板60、覆盖该冷凝水冷却围板60的冷凝水冷却顶板63以及设置在冷凝水冷却围板60与本体部22之间的密封板64为主要构成。该冷凝水冷却顶板63水平地设置在本体部22垂直方向的大致中心位置，其上部设置有上述过热返回部。

在冷凝水冷却围板60与冷凝水冷却顶板63包围的空间中的与管板25不连接的端部的下侧设置有冷凝水冷却部入口62，冷凝水从该冷凝水冷却部入口62，流入冷凝水冷却围板60与冷凝水冷却顶板63包围的空间的内部。然后，一边通过该冷凝水冷却围板60与冷凝水冷却顶板63包围的空间内部设置的图中未示的蛇形流路，一边与经过该空间内部所设置的图中未示的多个U形加热管内流动的给水进行热交换，使温度降低，到达该空间的管板25近旁。接着，该温度降低的冷凝水，从冷凝水冷却围板60的管板25侧的端部近旁所设置的图中未示的冷凝水冷却围板出口向冷凝水冷却围板60与本体部22之间的空间流出。该空间由密封板64隔开，温度降低到设计温度的冷凝水汇集在该空间，通过本体部下半侧的侧面所设置的冷凝水出口座61流出，进一步被导向低压给水加热器、除气器、冷凝器等。

上述以往给水加热器的各结构，考虑了向依据亚临界压力的蒸汽条件设计的蒸汽透平电站的适用，进行实施机器设计的结果决定。但是，近年来的技术开发的结果表明，蒸汽条件及发电厂的输出在增大，随之，导致给水加热器的容量也大型化。所以预料到这样的倾向今后会更加继续。于是，关于这样的机器容量增大时的给水加热器的设计方面，要考虑给水流量的增加、加热蒸汽的过热度的增大等。其中，对于给水流量的增加来说，通过增加U形加热管的根数，可以把冷凝泵或锅炉给水泵的杨程提高到一定程度的大小，或者可以构成不变更U形加热管的材料或材质的机器。

另外，对于加热蒸汽的过热度的增大来说，可以采用扩大过热返回部29的面积的对策。但是，在采用这种方法的情况下，必须使本体部22及水室21的形状大型化。而且，即使过热返回部29的面积增大，由于通过这种方法会使加热蒸汽通过管组时的压力损失也随之增大，得到的结果是，不能充分地产生从降低冷凝部30的加热蒸汽压力的蒸汽透平抽出的加热蒸汽的条件。

进一步，在冷凝部30中，U形加热管26的根数增加，管组42的断面形状会变大，随之，蒸汽到达管组42的中心部的距离会变长，所以管组42中心部的压力分布在加热管轴向上也会变大，损失了氧等非凝缩气体的抽出的可靠性。

此外，在冷凝水冷却部，图15所示的冷凝水出口座61配设在本体部22的断面水平方向中心线的更下部、即冷凝水冷却顶板63的下部，而且，由于冷凝水冷却围板60与冷凝水冷却顶板63包围的空间是封闭的，因此，会发生这样的情况，即在给水加热器运转开始时等，汇集在冷凝水冷却顶板63近旁的空气、其它气体顺利排除有困难。

本发明就是鉴于上述情况提出的，其目的是提供一种给水加热器，该给水加热器对于发电站容量的增大或严格的加热条件来说，能提高性能。

发明内容

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种给水加热器，在大致圆筒形的本体部的内部，沿着所述本体部的长度方向，配设有多个U形加热管，构成加热管组，将加热蒸汽经由过热返回部导入所述加热管组内，并与经过所述多个U形加热管内流动的给水进行热交换，使该给水的温度上升，其特征是，

被导入到所述本体部内的所述加热蒸气是过热蒸气，

所述过热返回部是将所述过热蒸汽的显热供给所述给水的部分；

并且，所述过热返回部的多个蒸汽流路设置在所述管群的长度方向上，使得所述过热蒸汽在所述加热管群中流动时的流动阻力相等。

所述给水加热器，在过热返回部的中央部，设有两处加热蒸汽的入口，在所述过热返回部的两端，分别设置一个所述加热蒸汽的出口。

所述给水加热器，在所述本体部的侧面的垂直方向的中心的上方，设置有用于排出使所述加热蒸汽凝缩的冷凝水的冷凝水出口座，

在所述本体部的内部还设置有把所述冷凝水向所述冷凝水出口座导引的冷凝水出口导向板。

一种给水加热器，在基本为圆筒形的本体部的内部，沿着所述本体部的长度方向，配设有多个U形加热管，构成上部加热管组与下部加热管组夹着上下管组间隙而上下对称配置的加热管组，导入所述加热管组的蒸汽，与经过所述多个U形加热管内流动的给水进行热交换，使该给水的温度上升，其特征是，还包括：

在所述加热管组的垂直断面的中心部，沿着所述加热管组而设置的用于吸引非凝缩气体的通风管；

沿着所述通风管从上方覆盖该通风管，将所述上下管组间隙分割为2个空间的短路防止板。

一种给水加热器，在基本为圆筒形的本体部的内部，沿着所述本体部的长度方向，配设有多个U形加热管，在所述本体部的断面上，构成上部加热管组与下部加热管组夹着上下管组间隙而上下对称配置的加热管组，导入所述加热管组的蒸汽，与经过所述多个U形加热管内流动的给水进行热交换，使该给水的温度上升，其特征是，还包括：

在所述加热管组的垂直断面的中心部，沿着所述加热管组而设置的用于吸引非凝缩气体的通风管；

从所述加热管组的垂直断面的中心部附近大致呈放射状设置、并且没有配设所述U形加热管的4个管组槽部；以及

沿着所述通风管的长度方向覆盖该通风管的短路防止板，

所述短路防止板的两端部插入所述下部加热管组上所设置的2个所述管组槽部中。

一种给水加热器，在基本为圆筒形的本体部的内部，沿着所述本体部的长度方向，配设有多个U形加热管，在所述本体部的断面上，构成上部加热管组与下部加热管组夹着上下管组间隙而上下对称配置的加热管组，导入所述加热管组的蒸汽，与经过所述多个U形加热管内流动的给水进行热交换，使该给水的温度上升，其特征是，还包括：

在所述加热管组的垂直断面的中心部，沿着所述加热管组而设置的用于吸引非凝缩气体的通风管；

从所述加热管组的垂直断面的中心部附近大致呈放射状设置、并且设有配设所述U形加热管的4个管组槽部；以及

沿着所述通风管的长度方向设置着，其一端插入所述管组槽部中的所述下部加热管组上所设置的2个所述管组槽部中，另一端与所述通风管连接的2枚短路防止板。

所记载的给水加热器，其特征是，在所述上下管组的间隙中，在通风管上对称地设置有垂直短路防止板。

一种给水加热器，在基本为圆筒形的本体部的内部，沿着所述本体部的长度方向，配设有多个U形加热管，在所述本体部的断面上，构成上部加热管组与下部加热管组夹着上下管组间隙而上下对称配置的加热管组，导入所述加热管组的蒸汽，与经过所述多个U形加热管内流动的给水进行热交换，使该给水的温度上升，其特征是，还包括：

在所述加热管组的垂直断面的中心部，沿着所述加热管组而设置的用于吸引非凝缩气体的通风管；

在所述下部加热管组的正上方部位，沿着所述通风管配设的短路防止板，该短路防止板沿着所述下部加热管组水平地延伸，并且在其中央部设有从上方覆盖所述通风管的山形形状。所记载的给水加热器，其特征是，

在上下管组间隙的两端部，在每一个端部设置有垂直短路防止板，在所述垂直短路防止板上，设置有用于把滞留在短路防止板上的冷凝水向本体部下部排出的冷凝水排水管。

作为解决上述问题的手段，在本发明中，如所记载的那样，在基本为圆筒形的本体部的内部，沿着所述本体部的长度方向，配设有多个U形加热管，构成加热管组，导入所述加热管组的蒸汽，与经过所述多个U形加热管内流动的给水进行热交换，使该给水的温度上升，其特征是，所述过热返回部是将所述过热蒸气的显热供给所述给水的部分；并且，所述过热返回部的多个蒸气流路设置在所述管群的长度方向上，使得所述过热蒸气在所述加热管群中流动时的流动阻力相等。于是，采用这样的结构，将导入各蒸汽流路的蒸汽进行分割，并导引到过热返回部，因而，与把全部蒸汽导引到单一的蒸汽流路中的情况相比，能大幅度地降低压力损失，可提高热交换效率。

进一步，如所记载的那样，在本发明中，在基本为圆筒形的本体部的内部，沿着所述本体部的长度方向，配设有多个U形加热管，构成上部加热管组与下部加热管组夹着上下管组间隙而上下对称配置的加热管组，导入所述加热管组的蒸汽，与经过所述多个U形加热管内流动的给水进行热交换，使该给水的温度上升，其特征是，还包括：在所述加热管组的垂直断面的中心部，沿着所述加热管组而设置的用于吸引非凝缩气体的通风管；沿着所述通风管从上方覆盖该通风管，将所述上下管组间隙分割为2个空间的短路防止板。于是，通过这样的结构，可以防止从管组周围通过上下管组间隙把蒸汽直接导入管组中央部所设置的通风管的方向，同时，也可以将该蒸汽流再次导向上部加热管或下部加热管组内，因此，加热管组内的加热蒸汽的滞留等得以避免。更顺利地进行凝缩，提高了热交换效率。

再者，如所记载的那样，在基本为圆筒形的本体部的内部，沿着所述本体部的长度方向，配设有多个U形加热管，构成加热管组，导入所述加热管组的蒸汽，与经过所述多个U形加热管内流动的给水进行热交换，使该给水的温度上升，其特征是，在所述本体部的侧面的垂直方向的中心的上方，设置有用于排出使所述加热蒸汽凝缩的冷凝水的冷凝水出口座，在所述本体部的内部还设置有把所述冷凝水向所述冷凝水出口座导引的冷凝水出口导向板。于是，通过采用这种结构，由于冷凝水出口座位于冷凝水冷却部的上方，因此，在电站的运转开始时等，空气等气体不会滞留在冷凝水冷却部的顶板附近，因而，即使是冷凝水冷却部，也能始终在不降低热交换效率的前提下，进行运转。

附图说明

图1是本发明第一实施形式的过热返回部的断面图。

图2是本发明第一实施形式的过热返回部的透视图。

图3是本发明第二实施形式的给水加热器本体部的断面图。

图4是图3的A-A断面图。

图5是短路防止板的各种变形例的模式图。

图6是本发明第二实施形式的给水加热器本体部的断面图。

图7是图6的B-B向视图。

图8是本发明第三实施形式的冷凝水冷却部结构的透视图。

图9是本发明第三实施形式的冷凝水冷却部结构的主视图。

图10是以往火力发电站的系统构成图。

图11是以往给水加热器的长度方向的断面图。

图12是以往给水加热器的横向断面图。

图13是以往给水加热器的排水管的模式图。

图14是以往给水加热器的排水管的断面图。

图15是以往给水加热器的冷凝水冷却部详细示意图。

具体实施方式

下文，利用附图描述本发明的给水加热器的各实施形式。

图1示出了本发明给水加热器的第一实施形式，是给水加热器本体的长度方向的垂直断面图，特别示出了给水加热器的过热返回部的构成，图2通过透视图示出了该构成。另外，在图1和图2中，共同的构成用共同的符号表示，并且，与图13相同的结构表有相同的符号，其详细说明省略。

如图1及图2所示，本发明第一实施形式的给水加热器，其过热返回部也设置在本体部22上半部的管板25一侧。在图1及图2中，虽然未示出，但是，为了把沿着给水加热器的大致全长配设的U形加热管固定在管板25上，让图中未示的U形加热管的直线部贯穿过热返回部。

过热返回部29与本体部22之间为空间，在过热返回部29上方的本体部22上设置有加热蒸汽入口座28。用于加热给水的加热蒸汽从该加热蒸汽入口座28流入。在此，该流入的加热蒸汽是从图中未示的蒸汽透平途中的级等抽出的气体，在这里变成过热度大的过热蒸汽。进一步，圆筒状的加热蒸汽入口热套筒41的一端固定在加热蒸汽入口座28的内周部，从加热蒸汽入口座28流入的过热度高的加热蒸汽被导向该加热蒸汽入口热套筒41。

在本体部22内，在加热蒸汽入口座28与过热返回部29之间的空间设置有与过热返回部29连通的过热返回部围板35。加热蒸汽入口热套筒41的另一端插入该过热返回部围板35的上面部分，成为允许加热蒸汽入口热套筒41热膨胀的结构。根据该结构，从加热蒸汽入口座28向加热蒸汽入口热套筒41引导的加热蒸汽，流入过热返回部围板的内部，被导向过热返回部29。

在过热返回部29上，在其大致的中央部，邻接地设置有从加热蒸汽入口座28观察断面面积基本相同的两个位置的过热返回部入口36。在过热返回部29的内部垂直地设置有多个加热管支撑板27，图中未示的多个U形加热管的直线部穿过该加热管支撑板27上穿设的孔而被支撑着。

在这里，这些加热管支撑板27中的用于隔开邻接的两个位置的过热返回部入口36的加热管支撑板27以外的加热管支撑板27，只固定在过热返回部29的底面一侧或顶面一侧。在这里，在邻接的加热管支撑板27中，固定在过热返回部29的一端互不相同，或是固定在底面一侧或是固定在顶面一侧，另一端采用流入的蒸汽可以通过的非闭合结构。这样，在本实施形式中，这些加热管支撑板27，相对于用于隔开过热返回部29大致中央部所设置的两个位置的过热返回部入口36的加热管支撑板27来说，构成左右对称两个蛇形流路。并且，过热返回部出口39开口于过热返回部29的两端上部。

根据这种构成，流入过热返回部围板35内的过热蒸汽，从过热返回部29大致中央部所设置的两个位置的过热返回部入口36分别以大致相同的量流入。然后，流入过热返回部29内的过热度大的过热蒸汽，如图1及图2箭头所示那样，一边通过加热管支撑板27隔开的两个流路分别蛇形流动，并向两端部流动，一边与经过过热返回部29内的图中未示的U形加热管内向管板25方向流动的给水之间进行热交换，对给水进行加热。于是，流入过热返回部29内的过热蒸汽，被夺取其显热，最终成为过热度变小的大致的饱和中心，从过热返回部出口39流出。

在这里，如上文所述，这两个蒸汽流路作成相对于用于隔开大致中央部所设置的过热返回部入口36的加热管支撑板27左右对称的结构，因而，蒸汽流路的流动阻力基本相同，从设置在两端部的过热返回部出口39流出的蒸汽的压力也基本相同。

这样，在本发明的第一实施形式中，通过过热返回部29的全部蒸汽可以经过多个流路，因而，在过热返回部29内的整流流路中，蒸汽的流速的增加得以避免，降低了压力损失。在这里，一般来说，流动损失与流速的2倍成比例，因而，流速降低一半时，压力损失变成1/4。即是说，用本实施形式，不变更图中未示的U形加热管的管组形状，让管组垂直相交，通过的蒸汽量就可以变成一半。由此，可以大幅度地降低通过过热返回部29的蒸汽的压力损失。

进一步，通过上文详述，经过过热返回部29后，在引导加热蒸汽的冷凝部，蒸汽饱和温度没有降低，与U形加热管内的给水的温度差变大，因此，可提供热交换特性好的给水加热器。

在这里，在本实施形式中，采用的结构是，在过热返回部29的大致中央部配置过热返回部入口36，流入的蒸汽经过左右对称的蛇形流路，从两端部设置在过热返回部出口36流出，不过，图1所示的各流路的直线长度l1、l2或过热返回部入口36的面积或开口位置及加热管支撑板27的配置，也可以设计成使蛇形流路的流动阻力相等。另外，关于流路的数目，在本实施形式中为2个，但是，为3个以上也可以。关于这种结构，也可以根据从过热返回部入口向出口的过热蒸汽的温度和向管板25一侧的图中未示的U形加热管内的给水温度的热平衡来确定。

下面，用图3至图7说明本发明给水加热器的第二实施形式。图3(a)示出了本发明给水加热器的第二实施形式，是相对于给水加热器冷凝部的给水加热器本体长度方向的垂直断面图，图3(b)是图3(a)所示通风管32详细结构的放大示意图，图4是图3(a)的A-A断面图。另外，在图3、图4中，共同的构成，标有共同的符号，而且，与图11至图14相同的结构，标有相同的符号，其详细说明省略。

如图3(a)所示，在给水加热器的本体部22的内部配设有多个图中未示的U形加热管。该U形加热管以一定间隔设置有多个，穿过图4所示的数个加热管支撑板27上所设置的孔，由该加热管支撑板27支持着。冷凝部由该数个加热管支撑板27隔开的数个空间构成。

在冷凝部，图3斜线所示的图中未示的U形加热管构成加热管组42，相对于其水平方向的中心线，上部加热管组42a与下部加热管组42b成为对称结构。而且，从图中未示的给水入口侧流入下部加热管组42b内的图中未示的U形加热管内的给水，在该图中未示的U形加热管的U形部折回，照原样被导向上部加热管组42a侧，引导到图中未示的上述加热返回部。

在上部加热管组42a与下部加热管组42b上，在没有配置U字形加热管的位置，设置有从其中央部附近基本成放射状且左右对称的管群槽槽部47。在上部加热管组42a与下部加热管组42b之间的上下管组间隙48的中央部，设置有用于吸入非凝缩气体的通风管32。在此，通风管32在给水加热器长度方向上沿着冷凝部的全长延伸，同时，引出到给水加热器的外部，进一步通过管路与低压级的给水加热器的通风管或冷凝器连接。

如图3(b)所示，在通风管32的下半部分的一侧，通风孔45相对于中心线对称地设置着，与水平线的夹角为角度θ1。此外，如图3(a)所示，具有山形断面形状的短路防止板46插入该下部加热管组42b上所设置的两个管组槽部47中，以覆盖该通风管32上方的形式配设着。

图4是表示该样子的图3(a)的A-A断面图，该短路防止板46沿着通风板32长度方向的大致全长设置着，与图中未U形加热管同样，穿过该加热管支撑板27，支撑在其上面。

另外，通风孔45设置在通风管32的下半部分一侧，并且按照一定数量设置在该加热管支撑板27隔开的每一空间中。在这里，根据冷凝部中的蒸汽及图中未示的U形加热管内的给水条件，确定加热管支撑板27隔开的每一空间中的热交换量，由此，借助于从通风孔45吸引的非凝缩气体的量来确定热交换量，因而，基于此，可以确定设置在通风管32的通风孔45的配置或形状。

根据该构成，经过上述过热返回部变成大致的饱和蒸汽的加热蒸汽，从图3(a)及图4所示的本体部22的上面一边进入加热管组42与本体部22之间的空间，一边流入加热管支撑板27隔开的数个空间构成的冷凝部。在冷凝部，流入的加热蒸汽与经过U形加热管内流动的给水进行热交换，夺取其潜热并凝缩，变成冷凝水。借助于该加热蒸汽的凝缩，降低了该部位的蒸汽压力，可以从加热管组42的周边部进一步向内部供给加热空气。

这时，构成加热管组42的图中未示的U形加热管内的给水温度在下部加热管组42b处变低，在上部加热管组42a处变高。另外，通风管32与低压级的给水加热器、除气器、冷凝器等低压部连接，可以顺利地吸引非凝缩气体。于是，作为整体，在冷凝部中，产生从加热管组42的周边部向下部加热管组42b的中央上部的蒸汽流。

在这里，加热管组42由上文所述的U形加热管构成，因而，在上部加热管组42a与下部加热管组42b之间，必然存在着上下管组间隙48。在该上下管组间隙48中，由于没有妨碍蒸汽流动的构成物，因此，除了上述加热管组42内的蒸汽流之外，还存在着经过该上下管组间隙48向其中心部流动的蒸汽。在该蒸汽流中，除了从加热管组42周边部直接向中心的加热蒸汽之外，还包含有从上部加热管组42a内及下部加热管组42b内经过上下管组间隙48流出的蒸汽。

经过该上下管组间隙48向其中心部流动的蒸汽，因短路防止板46妨碍了其向中央部的流路，因而，不能被吸入通风管32内，而是向上部加热管组42a或下部加热管组42b供给并凝缩。即是说，该短路防止板46设置成把上下管组间隙48的空间分割成包含通风管32的空间和此空间以外的空间的两个空间，防止蒸汽直接向通风管32流入。

于是，加热蒸汽凝缩后，包含在加热蒸汽中的氧等非凝缩气体残留下来。在此，由于通风管32的内部为低压状态，因此，该非凝缩气体从通风管32上设置的通风孔45被吸引，抽出到给水加热器本体的外面。于是，在冷凝部，加热蒸汽凝缩变成冷凝水，同时包含在加热蒸汽中的氧等非凝缩气体被有效地排出。

如上文所述，用本发明的第二实施形式，在冷凝部，经过上部加热管组42a与下部加热管组42b的间隙的上下管组间隙48向中央部流动的加热蒸汽，可以被导向上部加热管组42a或下部加热管组42b的内部。因而，在作为低压部的通风管32内，最低限度地防止了从加热管组42外部吸引未凝缩的加热蒸汽。

通过将该短路防止板46作成覆盖通风管32上部的结构，可以防止上部加热管组42a产生的冷凝水附着在通风管32上。由此，采用本发明的第二实施形式，可以提供热交换效率高的给水加热器。

另外，在本实施形式中，如图3所示，短路防止板46弯曲成在通风管32上方成为光滑曲面结构，但是，也可以采用如图5(a)至图5(d)所示的各种变形例。图5是只将通风管32与短路防止板46的部位抽出来表示的、用于表示图3所示的设置在冷凝部上的通风管32及插入下部加热管组42b的2个管组槽部47中的在通风管32的上方成光滑弯曲的短路防止板46的变形例的示意图。另外，在该图中，与图3相同的结构，表有相同的符号，其说明省略。

在图5(a)的变形例中，将短路防止板46作成在通风管32上部有角部的弯曲形状。该变形例扩大了图3所示作为上部加热管组42a与下部加热管组42b的间隙的上下管组间隙48，适应于短路防止板46的设置空间大的情况，采用图5(a)所示的构成，可进一步压低制造费用，得到与上述同样的效果。

此外，也可以不采用图3(a)所示的将短路防止板46作成插入下部加热管组42b上设置的2个管组槽部47中的1枚板的结构，而是如5(b)所示，将插入管组槽部47中的2枚短路防止板46直接固定到通风管32上。

在这种情况下，短路防止板46向通风管32的固定位置，虽然在通风管32垂直方向的中心附近，但是应在通风孔45的上方。，采用这种结构，在作为上部加热管组42a与下部加热管组42b的间隙的上下管组间隙48比较窄的场合，也能得到与上述同样的效果。

进一步，图5(c)所示，除了短路防止板46之外，也可以在图3(a)所示的上下管组间隙48的途中设置成为垂直的垂直短路防止板49。在图5(c)中，该垂直短路防止板49设置有2枚，并且设置在通风管32与短路防止板46的左右，分别左右对称。

在这里，在图5(c)中，虽然采用了短路防止板46及在通风管32进一步追加垂直短路防止板49的结构，但是，不限于此，也可以在图3(a)和图5(a)所示的通风管32及短路防止板46结构上增加垂直短路防止板49。进一步，根据需要，还可以增加该垂直短路防止板49的枚数。

构成上述结构时，通过图3(a)所示的上下管组间隙48向中央部流动的蒸汽流，在加热管组42的任意位置可以被导向上部加热管组42a或下部加热管组42b，因而，在加热管组42内的蒸汽的滞留得以避免，凝缩能更顺利地进行，提高了热交换效率。

另外，不设置图3(a)所示的管组槽部47，也可以采用图5(d)所示的构成，沿着下部加热管组42b，在下部加热管组42b的正上方水平方向地设置短路防止板46，在该短路防止板46的中央部设置有山形弯曲部，用该短路防止板46覆盖通风管32的上部。通过采用这种结构，经过图3(a)所示的上下管组间隙48向中央部流动的加热蒸汽流，借助于该短路防止板46的山形弯曲部，使其流路弯曲，被导向上部加热管组42a内。再者，被导向图3(a)所示的上部加热管组42a内的加热蒸汽，在该上部加热管组42a内凝缩，变成冷凝水。然后，该凝缩的冷凝水依照原样经过上部加热管组42a内向下流动，滞留在图5(d)所示的短路防止板46的水平部，从该短路防止板46的端部向下流动。

即是说，通过将这样的短路防止板46作成图5(d)所示的结构，能得到与上述同样的效果，并且，在图3(a)所示的上部加热管组42a内产生的冷凝水不会向下流动下部加热管组42b内，因此，下部加热管组42b不会受到由上部加热管组42a流下来的冷凝水的影响，能得到提高热交换效率的优点。

在这里，在使用该变形例的场合，图3(a)所示的作为上部加热管组42a与下部加热管组42b的间隙的上下管组间隙48，由图5(d)所示的短路防止板46分割，因此，在图3(a)所示的上部加热管组42a内通过凝缩加热蒸汽所产生的非凝缩气体等，通过加热管组42外周部向下部加热管组42b侧移动，从这里被吸引到通风管32上所设置的通风孔45。因而，根据需要，可以在图5(d)所示的短路防止板46上设置连接管51，使非凝缩气体从上部加热管组42a侧向下部加热管组42b侧直接移动。在这里，为了将连接管51用于防止向下流动并滞留的冷凝水流入短路防止板46中，因而，希望该连接管51作成向上方突出的圆筒管。

进一步，关于采用图图5(d)所示的短路防止板46的变形例，也可以在短路防止板46的两端部设置垂直短路防止板及冷凝水排水管。接着，用图6及图7说明这种情况。

图6是在给水加热器长度方向的一部分上除去U形加热管之后表示的给水加热器冷凝部的给水加热器内部结构的示意图，图7是图6的B-B向视图。另外，在图6及图7中，共用的构成标有共用的符号，而且，与图3至图5相同的结构标有相同的符号，其详细说明省略。

如图6及图7所示，在该变形例中，在本体部22内，也配设有多个垂直的加热管支撑板27。由该加热管支撑板27将多个管孔43分开为上部管孔组43a与下部管孔组43b，这些管孔贯通图中未示的多个形加热管，由此，在通过加热管支撑板27隔开的多个空间中，构成配设多个图中未示的U形加热管的冷凝部。

另外，在中央部设有山形弯曲部位的沿水平方向延伸到加热管组两端的短路防止板46，沿着冷凝部全部区域配设着，由加热管支撑板27支撑着，其水平部处于图中未示的下部加热管组的正上方。并且如图7所示，在短路防止板46的中央部，在山形弯曲部位的下面设置通风管32。另外，在短路防止板46上，根据需要还可以设置将非凝缩气体的从上部引导到下部的连接管51。

进一步，如图6及图7所示，各个垂直短路防止板49分别设置在短路防止板46的两端，从而使图中未示的上下管组间隙闭合。在这里，在该垂直短路防止板49上，设置有用于将滞留在短路防止板46上的冷凝水向本体部2的下部排出的冷凝水排水管52。如图6所示，该冷凝水排水管52设置在加热管支撑板27附近的两侧，其下部支撑在该加热管支撑板27上。

根据这种构成，通过上述过热返回部变成大致的饱和蒸汽的加热蒸汽，从该过热返回部的周围流入冷凝部。然后，该加热蒸汽流入图中未示的加热管组，与经过构成该加热管组的图中未示的U形加热管内流动的给水进行热交换，其潜热被夺取，并凝缩变成冷凝水。于是，通过凝缩加热蒸汽，可降低该部位的蒸汽压力，因此，将加热蒸汽导入加热管组的内部。最终，把氧等非凝缩气体吸引到通风管32内，并导向低压级的给水加热器或除气器、冷凝器等。在这里，由于采用了在上部加热管组与下部加热管组之间不排列U形加热管的结构，因此，加热空气可直接流入该上下管组间隙中，但是，该加热蒸汽，由该上下管组间隙中的短路防止板46及其两端所设置的垂直短路防止板49向上部加热管组或下部加热管组导引。进一步，在加热管组内产生的冷凝水经过该加热管组向下流动，特别是，在上部加热管组内产生的冷凝水向下流到该短路防止板46的上部，从该短路防止板46的端部通过冷凝水排水管52内部，向下落到本体部22的下部。

于是，通过采用本变形例，可防止从上下管组间隙向通风管32直接吸引加热蒸汽，同时，可将上部加热管组中产生的冷凝水向本体部22的下部导引，使其不会向下流到下部加热管组中，因此，可以提供在下部加热管内的热交换效率也很高的给水加热器。此外，这时，用冷凝水排水管52将冷凝水向本体部22的下部引导，可将冷凝水与加热蒸汽的接触压到最低限度，可防止冷凝水的再加热、非凝缩气体向冷凝水中的再溶解等。

下文，参照图8及图9说明本发明的给水加热器的第三实施形式。

图8是模式地表示本发明第三实施形式的给水加热器本体部下部的水室侧所设置的冷凝水冷却部的一部分的透视图，图9是从图8正前面观察的该冷凝水冷却部的主视图。此外，在图8及图9中，共用的构成标有共同的符号，同时，与图11图15相同的构成，标有相同的符号，其详细说明省略。

如图8所示，在本实施形式中，也与图11所示的以往的给水加热器同样，冷凝水冷却部31设置在冷凝水冷却部顶板63的下部，该冷凝水冷却部顶板63与管板25连接，同时，水平地配置在本体部22内垂直方向的中心部附近，将本体部22内的空间分为上下两部分。并且，在本实施形式中，在本体部22垂直方向的中心位置，设置有将本体部22冷却的冷凝水排出到给水加热器外部的冷凝水出口座61。该冷凝水出口座通过配管与图中未示的除气器或冷凝器连接。

在冷凝水冷却部顶板63的下部，连接有冷凝水冷却部围板60，与管板25连接的图中未示的多个U形加热管的直线部，穿过该冷凝水冷却部围板60与冷凝水冷却部顶板63包围的内部而设置着。在该冷凝水冷却部围板60与本体部22之间的间隙中，配设有密封板64。而且，冷凝水冷却部围板60与图15所示的以往的冷凝水冷却部31同样，较密封板64进一步延伸到图8所示的正前方一侧，覆盖该延伸的冷凝水冷却部围板60的上部的冷凝水冷却部顶板63也同样延伸到端部，其端部的冷凝水冷却部围板60的下部设有冷凝水冷却部入口。进一步，在密封板64与管板25之间的冷凝水冷却部围板60的下部，设置有冷凝水冷却部围板出口66。

在由冷凝水冷却部围板60与冷凝水冷却部顶板63包围的内部，设置有数个图中未示的加热管支撑板，该加热管支撑板以给定的配置支撑上述图中未示的U形加热管。这些图中未示的数个热管支撑板，其端部中，只有冷凝水冷却部围板60的底面侧或冷凝水冷却顶板61侧的任意一方交替地固定。由此，在冷凝水冷却部围板60与冷凝水冷却顶板63包围的内部，构成要设置的由加热管支撑板隔开的从图中未示的冷凝水冷却部入口向冷凝水冷却部围板出口66的蛇形流路。

进一步，在较密封板64位置的更靠近管板25的一侧，冷凝水冷却顶板63的横向的一端与本体部22连接。另一端不与本体部22连接，而是开口，但是设置有从用于关闭开口部的管板25延伸到密封板64的冷凝水出口座导向板65。该冷凝水出口座导向板65作成将大致长方形的板弯曲的形状，在长度方向上与管板25及密封板64连接，在横向连接在冷凝水冷却顶板63与本体部22上。而且，该冷凝水出口座导向板65与本体部22的连接部处在本体部22水平方向中心线的上侧，为冷凝水出口座61的上端附近。该形式及密封板64的详细结构，在图9中示出。

如图9所示，密封板64作成使安装在冷凝水冷却部围板60下部的密封板64与安装在本体部22上的密封板64重合，并将该重合部连接在一起的结构。而且，该密封板64设置成能关闭冷凝水冷却部顶板63、冷凝水冷却部围板60、冷凝水出口座导向板66和本体部22之间形成的间隙。于是，如图8及图9所示，借助于密封板64，在本体部22与冷凝水冷却部顶板63、冷凝水冷却部围板60及冷凝水出口座导向板65之间形成空间，该空间借助于冷凝水冷却部围板60下部所设置的凝水冷却部围板出口66，与冷凝水冷却部围板60和冷凝水冷却顶板围成的配设图中未示的多个U形加热管的空间连通。

根据图8及图9所示的构成，在本实施形式的给水加热器中，在冷凝部中凝缩的滞留在本体部22的下部的冷却水，从图中未示的冷凝水冷却部入口流入冷凝水冷却部31中。然后，该流入的冷凝水，经过冷凝水冷却部围板60与冷凝水冷却部顶板63包围的内部的由图中未示的加热管支撑板隔开的蛇形流路内，与图中未示的U形加热管内流动的给水之间进行热交换。于是，经过该蛇形流路进行热交换被夺取显热同时又流动的冷凝水到达管板25的近旁，从在该位置开口的冷却水冷却部围板出口66流出，被导向密封板64隔开的冷凝水冷却部围板60下部的空间。在冷凝水出口座61上，通过图中未示的管路连接除气器或冷凝器等压力进一步降低的机器，因此，向由密封板64隔开的冷凝水冷却部围板60的下部导引的冷凝水，按照虹吸原理，从这里通过冷凝水出口座61流出。

在本实施形式中，由于将冷凝水出口座61设置在本体部22垂直方向的中心位置，因而，冷凝水出口处于垂直于冷凝水冷却部顶板63的位置，在电站运转开始时，即使是在空气等气体滞留在冷凝水冷却部围板60与冷凝水冷却部顶板63围成的空间的情况下，该气体也能汇集并滞留在冷凝水冷却部顶板63附近，并且可以顺利地排出，因此，不会降低冷凝水冷却部31内的热交换效率，能提供性能更高的给水加热器。

此外，在本实施形式中，冷凝水出口导向板65由弯曲的形状构成，因此，在该部位，可以吸收随着本体部22等的热膨胀而产生的变形，能获得可靠性高的结构。

本发明的效果：

如上文所述，本发明的给水加热器，能提高过热返回部、冷凝部、冷凝水冷却部各部位的热交换效率，从而能提供一种相对于发电站的容量的增大或严格的加热蒸汽条件下也能提高性能的给水加热器。

Claims (3)

1. 一种给水加热器，在圆筒形的本体部的内部，沿着所述本体部的长度方向，配设有多个U形加热管，构成加热管组，将加热蒸汽经由过热返回部导入所述加热管组内，并与经过所述多个U形加热管内流动的给水进行热交换，使该给水的温度上升，其特征是，

被导入到所述本体部内的所述加热蒸气是过热蒸气，

所述过热返回部是将所述过热蒸汽的显热供给所述给水的部分；

并且，所述过热返回部的多个蒸汽流路设置在所述管群的长度方向上，使得所述过热蒸汽在所述加热管群中流动时的流动阻力相等。

2. 根据权利要求1所记载的给水加热器，其特征是，在过热返回部的中央部，设有两处加热蒸汽的入口，在所述过热返回部的两端，分别设置一个所述加热蒸汽的出口。

3. 根据权利要求1所记载的给水加热器，其特征是，

在所述本体部的侧面的垂直方向的中心的上方，设置有用于排出使所述加热蒸汽凝缩的冷凝水的冷凝水出口座，

在所述本体部的内部还设置有把所述冷凝水向所述冷凝水出口座导引的冷凝水出口导向板。

Images