CN101828090B - 复压式冷凝器及冷凝水再热方法 - Google Patents

复压式冷凝器及冷凝水再热方法 Download PDF

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Abstract

在复压式冷凝器中，使用高压冷凝器(20、30)内的蒸汽对低压冷凝器(10)的冷凝水进行加热，实现设备效率的提高。并且，向在低压冷凝器(10)产生的冷凝水中导入传热管(61)，向传热管(61)内送出脱气器(2)的通风，使冷凝水与脱气器(2)的通风进行热交换，而加热冷凝水。

Description

复压式冷凝器及冷凝水再热方法
技术领域
本发明涉及将内部压力不同的多个主体组合而构成的复压式冷凝器。 
背景技术
用于原子能发电工厂或火力发电工厂等的冷凝器，具有将在蒸汽涡轮中完成闪蒸做功的涡轮排气进行冷却、使其凝结成为冷凝水的功能。在冷凝器生成的冷凝水经由给水加热器、蒸汽发生器而再次送到蒸汽涡轮。这种冷凝器的内部维持为真空，真空度越高、涡轮的热耗量越提高、设备效率越提高。一般的冷凝器为在上部搭载蒸汽涡轮、在底部侧滞留冷凝水的形式。 
从冷凝器送到给水加热器的冷凝水，在给水加热器中通过来自蒸汽涡轮的抽气加热之后，送到锅炉。此时，送到给水加热器的冷凝水的温度越高，送到给水加热器的涡轮抽气量越被抑制，因此设备效率提高。 
作为用于提高送到给水加热器的冷凝水的温度的装置，存在将内部压力不同的多个冷凝器连结而构成的复压式冷凝器(例如参照专利文献1)。 
使用图5详细说明这种复压式冷凝器。图5是表示现有的复压式冷凝器的概要的重要部分放大纵截面图。 
高压级冷凝器101和低压级冷凝器103通过蒸汽管道110、旁通连结管117连结。高压级冷凝器101由高压主体102形成高压室105。并且，低压级冷凝器103通过设置在冷却水管束107下方的多孔板113和低压主体104，形成多孔板113上方的低压室106和多孔板113下方的再热室111。在冷却管束107内流动的冷却水在通过了低压室106之后被导入到高压室105。因此，高压室105的冷却水的温度设定得比低压室106高，高压室105的压力被设定得比低压室106的压力高。并且，在多孔板113的下方设置有托盘115。在高压室105底部、再热室111底部分别滞留有冷凝水。 
蒸汽管道110将高压室105和再热室111联系，旁通连结管117将滞留在高压主体102下方的冷凝水和合流部116联系。 
以下，说明这种构成的复压式冷凝器的作用。 
从高压级冷凝器101、低压级冷凝器103各自的上方送出涡轮排气。涡轮排气被冷却水管束107冷却而凝结，成为冷凝水。 
在高压级冷凝器101中，凝结的冷凝水滞留在高压室105的底部。在低压级冷凝器103中，冷凝水滞留在多孔板113上，冷凝水从设置于多孔板113上的孔部114向再热室111落下。冷凝水滞留在多孔板113上，由此多孔板113在低压室106和再热室111之间作为压力阻挡壁起作用，将低压室106和再热室111的压力分离。 
在再热室111中，冷凝水从多孔板113落下到托盘115中，并进一步从托盘115的端部落下到再热室111的底部。从蒸汽管道110向再热室111的气相部导入高压室105的蒸汽。高压室105的蒸汽的压力比在低压室106中凝结的冷凝水的压力高，因此饱和温度较高。因此，能够通过高压室105的蒸汽对在低压室106中凝结的冷凝水进行再热，提高冷凝水的温度。 
托盘115的表面积增大到落下到再热室111中的冷凝水滞留在底部的程度，具有促进蒸汽和冷凝水的热交换的作用。 
由高压级冷凝器101凝结的冷凝水通过旁通连结管117送到合流部116，与再热室111的冷凝水合流而送到未图示的给水加热器。 
根据如此构成的复压式冷凝器，除了能够使冷凝水的温度上升之外，与所有冷凝器的压力相同的单压式冷凝器相比，还能够得到如下效果：涡轮排气压力的平均值变低，涡轮热落差增加、各冷凝器的饱和蒸汽温度和冷却水出口温度之差变大，因此能够减小冷凝器冷却面积。 
专利文献1：日本专利第3706571号公报 
如上所述，复压式冷凝器将高压冷凝器的蒸汽用作为冷凝水的加热源，实现设备效率的提高。但是，在仅将高压冷凝器的蒸汽作为加热源的情况下，难以将冷凝水加热到高压冷凝器压力的饱和温度。 
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种复压式冷凝器，与仅将高压冷凝器内的蒸汽用作为冷凝水的加热源的现有的复压式冷凝器相比，能够提高设备效率。 
为了实现上述目的，本发明的复压式冷凝器具有内部形成真空的低压室的第一冷凝器和内部形成比上述低压室高压的真空的高压室的第二冷凝 器，其特征在于，上述第一冷凝器构成为，具备：第一冷却水管束，具备贯通上述低压室、内部流通冷却水的多个配管；压力阻挡壁，形成有多个贯通孔，该压力阻挡壁在该第一冷却水管束的下方以在水平方向上扩展的方式设置，将上述第一冷凝器的内部分隔为形成在上方的上述低压室和形成在下方的第一热井；以及传热管，内部流通从上述第一冷凝器的外部导入到上述第一热井的流体，在上述低压室内的上部形成气相部、在下部形成液相部，该液相部的液体通过上述多个贯通孔而落下到上述第一热井内，在上述第一热井的上部形成气相部、在下部形成液相部，上述第二冷凝器构成为，具备具有贯通上述高压室、在内部流通冷却水的多个配管的第二冷却水管束；在上述高压室中产生的冷凝水滞留在该第二冷却水管束下方而形成液相部，在该液相部的上方形成气相部，该复压式冷凝器还具有：蒸汽管道，将上述第一热井和上述第二冷凝器各自的气相部联系；和将上述第一热井和上述第二冷凝器各自的液相部联系的配管，该复压式冷凝器向上述传热管内部供给比滞留在上述第一热井中的冷凝水高温的流体，在上述传热管内部流通的流体，包括对供给到原子炉的给水进行加热的给水加热器、进行供给到上述原子炉的上述给水的脱气的脱气器、蓄积上述给水加热器的排水的给水加热器排水箱、以及利用由上述原子炉产生的热对上述给水进行加热而产生的蒸汽进行发电的涡轮中至少任意一个的通风、排水或者抽气。 
本发明的冷凝水再热方法是对复压式冷凝器的冷凝水进行再热的方法，该复压式冷凝器具有内部形成真空的低压室的第一冷凝器和内部形成比上述低压室高压的真空的高压室的第二冷凝器，该冷凝水再热方法的特征在于，上述第一冷凝器构成为，具备：第一冷却水管束，具备贯通上述低压室、内部流通冷却水的多个配管；压力阻挡壁，形成有多个贯通孔，该压力阻挡壁在该第一冷却水管束的下方以在水平方向上扩展的方式设置，将上述第一冷凝器的内部分隔为形成在上方的上述低压室和形成在下方的第一热井；以及传热管，内部流通从上述第一冷凝器的外部导入到上述第一热井的流体，在上述低压室内的上部形成气相部、在下部形成液相部，该液相部的液体通过上述多个贯通孔而落下到上述第一热井内，在上述第一热井的上部形成气相部、在下部形成液相部，上述第二冷凝器构成为，具备具有贯通上述高压室、在内部流通冷却水的多个配管的第二冷却水管束；在上述高压室中产生的冷凝水滞留在该第二冷却水管束下方而形 成液相部，在该液相部的上方形成气相部，该复压式冷凝器还具有：蒸汽管道，将上述第一热井和上述第二冷凝器各自的气相部联系；和将上述第一热井和上述第二冷凝器各自的液相部联系的配管；对该复压式冷凝器的冷凝水进行再热的方法，使对供给到原子炉压力容器的给水进行加热的给水加热器、进行供给到上述原子炉压力容器的上述给水的脱气的脱气器、蓄积上述给水加热器的排水的给水加热器排水箱、利用由上述原子炉压力容器加热上述给水而产生的蒸汽进行发电的涡轮中的至少任意一个的通风、排水或者抽气，与滞留在上述第一热井中的上述冷凝水进行热交换。 
发明的效果： 
根据本发明的复压式冷凝器以及冷凝水再热方法，能够将产生的冷凝水高效率地进行加热，能够改善设备效率。 
附图说明
图1是表示实施例1的复压式冷凝器的概要的框图。 
图2是表示实施例2的复压式冷凝器的概要的框图。 
图3是表示实施例3的复压式冷凝器的概要的框图。 
图4是表示实施例3的复压式冷凝器的脱气托盘的构造的主要部分放大图。 
图5是表示现有的复压式冷凝器的概要的重要部分放大纵截面图。 
符号的说明： 
1复压式冷凝器 
2脱气器 
3泵 
10低压冷凝器 
20中压冷凝器 
30高压冷凝器 
11、21、31低压涡轮 
12低压室 
22中压室 
32高压室 
13、23、33冷却水管束 
14、24压力阻挡壁 
14a、24a孔部(贯通孔) 
15、25、35热井 
41、42、43、44、45、46、48配管 
47通风配管 
51、52蒸汽管道 
61、71、81传热管 
62闪蒸箱 
63脱气托盘 
64槽 
72、82孔部 
101高压级冷凝器 
102高压主体 
103低压级冷凝器 
104低压主体 
105高压室 
106低压室 
107冷却水管束 
110蒸汽管道 
111再热室 
113多孔板 
114孔部 
115托盘 
116合流部 
117旁通连结管 
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式。 
实施例1 
以下，使用图1说明本发明的第1实施例的复压式冷凝器。图1是表示本发明的复压式冷凝器的概要的框图。复压式冷凝器1例如由将低压冷凝器10、中压冷凝器20、高压冷凝器30这3个冷凝器连结而构成的三主体式冷凝器构成。 
在低压冷凝器10、中压冷凝器20、高压冷凝器30中，分别在上部搭载有低压涡轮11、21、31，在低压涡轮11、21、31各自的下方形成有低压室12、中压室22、高压室32。低压涡轮11、21、31分别是接受高压涡轮的排气蒸汽的供给而进行发电的涡轮。并且，低压冷凝器10、中压冷凝器20、高压冷凝器30中设置有通过低压室12、中压室22、高压室32各自的冷却水管束13、23、33。冷却水管束13、23、33是连续的配管，冷却水按照冷却水管束13、23、33的顺序通过。在冷却水管束23中流动将低压室12的蒸汽冷却了的冷却水，在冷却水管束33中流动将低压室12、中压室22的蒸汽冷却了的冷却水，因此冷却水的温度按照冷却水管束13、23、33的顺序变高。因此，低压室12、中压室22、高压室32的压力不同，低压室12的压力最低，高压室32的压力最高。 
在冷却水管束13、23各自的下方设置有压力阻挡壁14、24。压力阻挡壁14、24是分别具有多个较小的孔部(贯通孔)14a、24a的水平的平板，分别构成低压室12、中压室22的底部。 
在低压冷凝器10、中压冷凝器20、高压冷凝器30各自的底部，低压冷凝器10、中压冷凝器20分别在压力阻挡壁14、24的下方，高压冷凝器30在冷却水管束33的下方，形成有冷凝水滞留的热井15、25、35。但是，在高压冷凝器30中不存在压力阻挡壁，因此高压室32和热井35为连续的1个空间。 
热井15和热井25通过蒸汽管道51联系，热井25和热井35的气相部通过蒸汽管道52，液相部通过配管42分别联系。 
低压涡轮11、21、31分别经由配管43与未图示的高压涡轮连接。并且，高压冷凝器30的热井35与配管44连接。配管44经由主空气抽出器或给水加热器等设备以及配管45与脱气器2连接。另外，从配管44到配管45为止的构成省略图示。并且，在配管44上设置有驱动冷凝水的泵3。 
脱气器2使用高压涡轮的抽气对从配管45供给的冷凝水进行脱气，将 所脱气的冷凝水向配管46、将脱气所使用的高压涡轮抽气作为通风向通风管47排出。通风管47与传热管61连接，该传热管61被设置为通过滞留在热井15中的冷凝水。传热管61与配管48连接，配管48与设置在低压冷凝器10内的冷却水管束13上方的闪蒸箱62连接。 
以下，说明本实施例的复压式冷凝器的动作。 
经由配管43向低压涡轮11、21、31的各自中供给高压涡轮的排气蒸汽。供给到低压涡轮11、21、31的蒸汽，在使低压涡轮11、21、31分别旋转之后，被送到低压冷凝器10、中压冷凝器20、高压冷凝器30的低压室12、中压室22、高压室32，由冷却水管束13、23、33冷却而凝结，成为冷凝水。冷凝水在低压冷凝器10、中压冷凝器20中落下并滞留在压力阻挡壁14、24的上方，在高压冷凝器30中落下并滞留到热井35中。滞留在压力阻挡壁14、24的冷凝水从设置在压力阻挡壁14、24各自上的孔部落下并滞留在热井15、25中。滞留在热井15、25、35中的冷凝水通过泵3的驱动，经由配管44向后级的过程送出。 
通过了配管44的冷凝水在通过了未图示的给水加热器等之后，从配管45导入到脱气器2。脱气器2使用高压涡轮抽气对冷凝水进行脱气，并将冷凝水向配管46送出，将通风向配管47送出。送出到配管44的冷凝水经由未图示的高压给水加热器等作为给水而供给到原子炉中。送到配管47的通风通过热井15的传热管61内，并供给到闪蒸箱62中。 
以下，说明本实施例的复压式冷凝器的作用。 
压力阻挡壁14通过使冷凝水滞留在压力阻挡壁14上，而防止蒸汽从热井15向低压室12流出，将低压室12与热井15的压力分离。同样，压力阻挡壁24将中压室22与热井25的压力分离。通过这种压力阻挡壁14、24的作用，热井15、25各自的气相部经由蒸汽管道51、52而导入热井35的蒸汽。落下到热井15、25中的冷凝水的温度分别是低压室12、中压室22的压力的饱和温度，比高压冷凝器30的蒸汽低温。因此，落下到热井15、25中的冷凝水通过与导入气相部的高压室32的蒸汽之间的热交换而被加热。 
并且，滞留在热井15中的冷凝水，与在传热管61内流通的脱气器2的通风进行热交换而被加热。传热管61内的通风通过与冷凝水之间的热交 换而被冷却、凝结。凝结的通风经由配管48送到闪蒸箱62，成为闪蒸蒸汽。在闪蒸箱62中产生的闪蒸蒸汽，与低压涡轮11的排气蒸汽合流。如此，除了高压冷凝器30的蒸汽之外，还将脱气器2的通风用作为冷凝水的加热源，由此能够比以往更高效率地提高冷却水的温度。 
实施例2 
以下，使用图2说明本发明第2实施例的复压式冷凝器。图2是表示本发明的复压式冷凝器的概要的框图。另外，对于与第1实施例相同的构成赋予相同的符号，并省略重复的说明。 
在本实施例中，脱气器2的通风配管47与热井15的传热管71连接。传热管71被导入滞留在热井15中的冷凝水，并由具有多个孔部72、端部封闭或者在端部形成有孔部的管构成。 
脱气器2的通风经由配管47送到传热管71，并从传热管71的孔部72喷出，并与热井15的冷凝水混合。通过在冷凝水中直接混合高温的通风，由此能够加热冷凝水，并且对冷凝水进行脱气。 
实施例3 
以下，使用图3说明本发明第3实施例的复压式冷凝器。图3是表示本实施例的复压式冷凝器的概要的框图。另外，对于与第1实施例相同的构成赋予相同的符号，并省略重复的说明。 
在本实施例中，通风配管47与热井15的传热管81连接。传热管81由具有多个孔部82、端部封闭或者在端部形成了孔部的管构成，并被导入到热井15的气相部。并且，低压冷凝器10的压力阻挡壁14与传热管81之间设置有脱气托盘63。 
以下，使用图4说明脱气托盘63。图4是将脱气托盘63附近放大的图。脱气托盘63由多个槽64构成。从压力阻挡壁14落下的冷凝水，在通过构成脱气托盘63的槽64分支的同时向热井15落下。即，脱气托盘63在冷凝水从压力阻挡壁14落下到热井15中为止的期间，增加冷凝水的表面积。 
以下，说明本实施例的作用。 
从脱气器2送到传热管81的通风，从传热管81的孔部82向热井15的气相部喷出。喷出到热井15中的通风对热井15内的冷凝水进行加热， 但是此时冷凝水的表面积较大地影响热交换的效率。冷凝水的表面积通过脱气托盘63而大幅度地增加，因此能够高效地进行通风与冷凝水之间的热交换，并且能够通过通风将冷凝水脱气。 
以上，参照附图说明了本发明的实施例，但也可以是将在上述多个实施例中说明的特征任意地组合的构成，例如能够将实施例1和实施例3的传热管组合，成为使通风通过了热井15的冷凝水之后在气相部喷出的传热管。 
另外，在各实施例中，说明了三主体式的复压式冷凝器，但是本发明也可以适用于由低压冷凝器和高压冷凝器构成的二主体式的复压式冷凝器、或者由四主体以上的冷凝器构成的复压式冷凝器。 
并且，在各实施例中，记载了将脱气器2的通风送到传热管61而加热热井15的冷凝水的发明，但是也可以构成为，代替脱气器2的通风，使用对向原子炉供给的给水进行加热的高压/低压给水加热器、蓄积给水加热器的排水的给水加热器排水箱、涡轮31等其他冷凝水/给水系统设备的通风/排水，或者利用在上述原子炉中产生的热量对给水进行加热而产生的蒸汽来进行发电的高压/中压/低压涡轮抽气的任意一个，或者使用这些之中的多个。 
并且，在各实施例中，记载了将低压冷凝器10的热井15中蓄积的冷凝水进行加热的发明，但其也可以是复压式冷凝器中压力最高的冷凝器以外的冷凝器，即、即使作为各实施例中的对中压冷凝器20的热井25中蓄积的冷凝水进行加热的发明，也能够得到相同的效果，并且，也可以是对在热井15以及热井25双方中蓄积的冷凝水进行再热的结构。例如，也可以是构成为，将脱气器2的通风分支而对热井15、热井25各自中蓄积的冷凝水进行加热，也可以并用多个涡轮设备的通风/排水，以便使用脱气器2的通风对在热井15中蓄积的冷凝水进行加热，并使用给水加热器的排水对在热井25中蓄积的冷凝水进行加热。 

Claims (6)

1.一种复压式冷凝器，具有内部形成真空的低压室的第一冷凝器和内部形成比上述低压室高压的真空的高压室的第二冷凝器，其特征在于，
上述第一冷凝器构成为，具备：
第一冷却水管束，具备贯通上述低压室、内部流通冷却水的多个配管；
压力阻挡壁，形成有多个贯通孔，该压力阻挡壁在该第一冷却水管束的下方以在水平方向上扩展的方式设置，将上述第一冷凝器的内部分隔为形成在上方的上述低压室和形成在下方的第一热井；以及
传热管，内部流通从上述第一冷凝器的外部导入到上述第一热井的流体，
在上述低压室内的上部形成气相部、在下部形成液相部，该液相部的液体通过上述多个贯通孔而落下到上述第一热井内，在上述第一热井的上部形成气相部、在下部形成液相部，
上述第二冷凝器构成为，
具备具有贯通上述高压室、在内部流通冷却水的多个配管的第二冷却水管束；
在上述高压室中产生的冷凝水滞留在该第二冷却水管束下方而形成液相部，在该液相部的上方形成气相部，
该复压式冷凝器还具有：
蒸汽管道，将上述第一热井和上述第二冷凝器各自的气相部联系；和
将上述第一热井和上述第二冷凝器各自的液相部联系的配管，
该复压式冷凝器向上述传热管内部供给比滞留在上述第一热井中的冷凝水高温的流体，
在上述传热管内部流通的流体，包括对供给到原子炉的给水进行加热的给水加热器、进行供给到上述原子炉的上述给水的脱气的脱气器、蓄积上述给水加热器的排水的给水加热器排水箱、以及利用由上述原子炉产生的热对上述给水进行加热而产生的蒸汽进行发电的涡轮中至少任意一个的通风、排水或者抽气。
2.如权利要求1所述的复压式冷凝器，其特征在于，
上述传热管被导入到滞留在上述第一热井中的上述冷凝水中。
3.如权利要求2所述的复压式冷凝器，其特征在于，
上述第一冷凝器具有设置在上述第一冷却水管束上方的、产生闪蒸蒸汽的闪蒸箱，上述传热管在被导入蓄积在上述第一热井中的上述冷凝水中之后与上述闪蒸箱连接。
4.如权利要求1所述的复压式冷凝器，其特征在于，
上述传热管由形成了孔部的管构成。
5.如权利要求1所述的复压式冷凝器，其特征在于，
上述第一热井具有使从上述压力阻挡壁落下的冷凝水分支的脱气托盘，
上述传热管由形成了孔部的管构成并被导入上述第一热井的气相部。
6.一种冷凝水再热方法，是对复压式冷凝器的冷凝水进行再热的方法，该复压式冷凝器具有内部形成真空的低压室的第一冷凝器和内部形成比上述低压室高压的真空的高压室的第二冷凝器，该冷凝水再热方法的特征在于，
上述第一冷凝器构成为，具备：
第一冷却水管束，具备贯通上述低压室、内部流通冷却水的多个配管；
压力阻挡壁，形成有多个贯通孔，该压力阻挡壁在该第一冷却水管束的下方以在水平方向上扩展的方式设置，将上述第一冷凝器的内部分隔为形成在上方的上述低压室和形成在下方的第一热井；以及
传热管，内部流通从上述第一冷凝器的外部导入到上述第一热井的流体，
在上述低压室内的上部形成气相部、在下部形成液相部，该液相部的液体通过上述多个贯通孔而落下到上述第一热井内，在上述第一热井的上部形成气相部、在下部形成液相部，
上述第二冷凝器构成为，
具备具有贯通上述高压室、在内部流通冷却水的多个配管的第二冷却水管束；
在上述高压室中产生的冷凝水滞留在该第二冷却水管束下方而形成液相部，在该液相部的上方形成气相部，
该复压式冷凝器还具有：
蒸汽管道，将上述第一热井和上述第二冷凝器各自的气相部联系；和
将上述第一热井和上述第二冷凝器各自的液相部联系的配管；
对该复压式冷凝器的冷凝水进行再热的方法，使对供给到原子炉压力容器的给水进行加热的给水加热器、进行供给到上述原子炉压力容器的上述给水的脱气的脱气器、蓄积上述给水加热器的排水的给水加热器排水箱、利用由上述原子炉压力容器加热上述给水而产生的蒸汽进行发电的涡轮中的至少任意一个的通风、排水或者抽气，与滞留在上述第一热井中的上述冷凝水进行热交换。
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