CN106133442B - 湿分分离加热器 - Google Patents

Abstract

湿分分离加热器具备：筒状的外壳，沿水平方向延伸且两端部被闭塞；歧管室，设置在所述外壳内，并使蒸气沿该外壳的轴向流通；分离器，设置在所述外壳内，并沿着所述歧管室在所述外壳的长度方向上配置，除去蒸气的湿分；及加热管组，设置在所述外壳内，并配置在从所述分离器流出的蒸气的下游侧，所述加热管组在侧视观察下形成为多边形形状，该加热管组的长度方向片沿着所述外壳的轴向延伸，并且所述加热管组的宽度方向片沿着垂直方向延伸。

Description

湿分分离加热器

技术领域

本公开涉及从蒸气中除去湿分的湿分分离加热器，尤其是涉及适用于原子能发电成套设备等的湿分分离加热器。

背景技术

以往的适用于原子能发电成套设备等的湿分分离加热器例如专利文献1记载那样，具备：设置在沿水平方向延伸的圆筒状的外壳内的宽度方向两侧，且沿外壳的长度方向延伸的一对歧管；配置在各歧管的下方，沿外壳的长度方向延伸并沿上下方向竖立设置的一对分离器；形成于一对分离器之间，使通过了一对分离器的蒸气聚集的蒸气集合部；及配置在蒸气集合部的上方，对通过了分离器的蒸气进行加热的加热器。

该以往的湿分分离加热器当来自高压涡轮的湿蒸气流入外壳时，该湿蒸气在歧管内流动，并经由设于歧管的狭缝向分离器侧流出。向分离器侧流出的湿蒸气在通过分离器时被除去湿分并合流于蒸气集合部。合流于蒸气集合部的蒸气在加热器的流通时被加热而升温，从设于外壳的排气口排出。

加热器具备加热管沿外壳的轴向延伸并且上下具有多段而构成的加热管组。该加热管组在相邻的加热管之间设有能够供蒸气流通的间隙，但是在蒸气通过间隙时，若压力损失大，则原子能发电成套设备的循环效率下降。因此，需要降低加热器的压力损失。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3944227号

发明内容

发明要解决的课题

因此，若扩宽加热管组的宽度，则通过加热管组的面积扩大而能够降低压力损失。然而，若扩宽加热管组的宽度，则设置在加热管组的两侧的歧管的空间变窄，而且，分离器需要设置在向超过了外壳的内表面的外壳的外侧伸出的位置，该分离器的设置变得困难。因此，提出了使外壳大型化或者增加以往的湿分分离加热器的台数的方案，在该方案中，会导致成本的增大。

而且，日本是地震的发生多的地域，因此希望开发出在地震的发生时难以损伤的构造的湿分分离加热器。

鉴于上述的情况，本发明的至少若干的实施方式的目的在于，提供一种抑制成本的增大，在地震的发生时损伤的可能性小，能够降低加热器的压力损失的湿分分离加热器。

用于解决课题的方案

本发明的若干的实施方式的湿分分离加热器构成为，具备：

筒状的外壳，沿水平方向延伸且两端部被闭塞；

歧管室，设置在所述外壳内，并使蒸气沿该外壳的轴向流通；

分离器，设置在所述外壳内，并沿着所述歧管室在所述外壳的长度方向上配置，除去蒸气的湿分；及

加热管组，设置在所述外壳内，并配置在从所述分离器流出的蒸气的下游侧，

所述加热管组在侧视观察下形成为多边形形状，该加热管组的长度方向片沿着所述外壳的轴向延伸，并且所述加热管组的宽度方向片沿着垂直方向延伸。

根据上述湿分分离加热器，加热管组的长度方向片沿着外壳的轴向延伸，并且加热管组的宽度方向片沿着垂直方向延伸。歧管室构成为使蒸气沿外壳的轴向流通，分离器沿着歧管室在外壳侧方的长度方向上配置，因此，通过使从分离器流出的蒸气从加热管组的横向流入，不需要使外壳大型化，而且能够降低加热管组的压力损失。而且，外壳沿水平方向延伸，因此与沿垂直方向延伸相比，能够降低湿分分离加热器的重心位置，能够抑制地震发生时的湿分分离加热器的损伤。由此，能够实现抑制成本的增大，地震的发生时损伤的可能性小，且能够降低加热器的压力损失的湿分分离加热器。

在若干的实施方式中构成为，

所述分离器形成为板状，沿上下方向延伸，且与所述加热管组的侧面相对地配置。

这种情况下，由于分离器形成为板状，沿上下方向延伸，且与加热管组的侧面相对配置，因此能够与加热管组的侧方接近配置分离器。因此，不需要使外壳大型化，能够抑制成本的增大。而且，能够使从分离器流出的蒸气从加热管组的侧方流入，因此能够可靠地降低加热管组的压力损失。

在一实施方式中构成为，

所述分离器包括流入调整部，所述流入调整部覆盖蒸气流入的一侧的侧面的一部分来调整向该分离器流入的所述蒸气的流入量。

这种情况下，分离器包括将蒸气流入的一侧的侧面的一部分覆盖来调整向分离器流入的蒸气的流入量的流入调整部，由此在从歧管室向分离器侧供给的蒸气存在歧管室的长度方向里侧变大的静压分布的情况下，能够向分离器侧供给均匀流量的蒸气。

在一实施方式中构成为，

所述流入调整部包括沿上下方向延伸而覆盖所述分离器的所述侧面的多个流入调整构件和支承多个所述流入调整构件的框体部，

多个所述流入调整构件以从沿着所述外壳的轴向流通的蒸气的上游侧朝向下游侧相邻的流入调整构件的设置间隔变窄的方式配置。

这种情况下，流入调整部的多个流入调整构件以从沿着外壳的轴向流通的蒸气的上游侧朝向下游侧相邻的流入调整构件的设置间隔变窄的方式配置，因此从歧管室向分离器侧供给的蒸气存在歧管室的长度方向里侧变大的静压分布的情况下，能够向分离器侧可靠地供给均匀流量的蒸气。而且，流入调整部是具有框体部和流入调整构件的简易的构造，因此能够抑制成本的增大。

在一实施方式中构成为，

在所述流入调整构件设置有能够除去沿着所述外壳的轴向流通的蒸气的湿分的湿分除去单元。

这种情况下，由于湿分除去单元配置在分离器的上游侧，因此能够减轻基于分离器的湿分除去作业的负担。

在一实施方式中构成为，

所述湿分除去单元包括使从所述歧管室流出的蒸气呈涡旋状地流动的湿分除去流路。

这种情况下，当蒸气流入到湿分除去单元时，蒸气在湿分除去流路内呈涡旋状地流动。当蒸气呈涡旋状地移动时，离心力作用于蒸气中的湿分而能够除去湿分。

发明效果

根据本发明的若干的实施方式，能够提供一种抑制成本的增大，在地震发生时损伤的可能性小，并能够降低加热器的压力损失的湿分分离加热器。

附图说明

图1是具备湿分分离加热器的原子能发电厂的发电成套设备的概略构成图。

图2(a)是表示湿分分离加热器的构成例的俯视观察下的内部构造图，图2(b)是相当于该图(a)的II-II向视的湿分分离加热器的剖视图。

图3是表示从长度方向两侧能够吸入湿蒸气的湿分分离加热器的构成例的俯视观察的内部构造图。

图4是表示从长度方向中央部能够吸入湿蒸气的湿分分离加热器的构成例的俯视观察的内部构造图。

图5是相当于图2(a)的A向视的分离器的主视图。

图6是相当于图5的V-V向视的分离器的剖视图。

图7(a)是一实施方式的湿分除去单元的立体图，图7(b)是用于说明湿分除去单元的作用的说明图。

具体实施方式

以下，按照附图来说明本发明的湿分分离加热器的实施方式。本实施方式以设置于原子能发电厂的发电成套设备的湿分分离加热器为例，以下进行说明。首先，在说明湿分分离加热器之前，概略说明设置有湿分分离加热器的原子能发电厂的发电成套设备。需要说明的是，本实施方式记载的构成零件的材质、形状、其相对的配置等不是将本发明的范围限定于此的主旨，只不过是说明例。

原子能发电厂的发电成套设备1如图1(概略构成图)所示，构成为，由蒸气产生器2产生的主蒸气3在高压涡轮4中进行了作功之后，成为湿蒸气5而从高压涡轮4流出，作为湿蒸气5而进入湿分分离加热器20。该湿蒸气5在蒸气中包含的湿分由湿分分离加热器20分离除去之后，成为加热/升温了的蒸气6而从低压涡轮7的入口流入，在低压涡轮7中进行了作功之后，在凝汽器8中成为水，之后，利用泵9，经由供水加热器10向蒸气产生器2供水。

设置于该原子能发电厂的发电成套设备1的湿分分离加热器20如图2(a)(俯视观察内部构造图)所示，具备：筒状的外壳21，沿水平方向延伸且两端部闭塞；歧管室30，设置在外壳21内，使蒸气沿外壳21的轴向流通；分离器40，设置在外壳21内，沿着歧管室30配置于外壳的长度方向而将蒸气的湿分分离；及加热管组50，设置在外壳21内，配置在从分离器40流出的蒸气的下游侧。

在若干的实施方式中，如图2(a)及图2(b)所示，外壳21具有：呈圆筒状地形成而沿水平方向延伸的主体壳体部22；与主体壳体部22的轴向两端部连接的一对左侧板部24L及右侧板部24R。通过与主体壳体部22的轴向两端部连接的左侧板部24L及右侧板部24R，将主体壳体部22的两端部闭塞，外壳21内的空间部21a成为气密状态。用于排出蒸气的排出口22b沿主体壳体部22的轴向具有预定间隔而在主体壳体部22的上侧的侧壁22a设置多个(在本实施方式中为3个部位)。

左侧板部24L及右侧板部24R的内部形成为中空的半球壳状，顶部侧朝向外壳21的轴向外侧而与主体壳体部22连接。在右侧板部24R的顶部设有用于使蒸气流入的流入口24R1。

在若干的实施方式中，歧管室30在主体壳体部22的跟前侧的空间部21a从外壳21的轴向一端向另一端侧延伸。歧管室30具有构成主体壳体部22的跟前侧的侧壁22a、设置在主体壳体部22内的分隔板31、设置在主体壳体部22的轴向两端部的一对左端板32L及右端板32R而形成。

分隔板31在侧视观察下形成为矩形形状，配置在主体壳体部22内的跟前侧，从主体壳体部22的长度方向一端向另一端延伸，并沿垂直方向延伸而上下两端部固定于主体壳体部22的内表面。左端板32L及右端板32R在侧视观察下形成为半圆状，与主体壳体部22的一端部及另一端部的侧壁22a的内表面连接而向外壳21的径向内侧延伸。利用左端板32L将歧管室30的另一端部闭塞。而且，在右端板32R形成开口部，经由该开口部而与右侧板部24R内的空间部21a及流入口24R1连通。

在形成歧管室30的分隔板31，沿外壳21的轴向具有预定间隔地设置多个狭缝。因此，流入到歧管室30的蒸气经由狭缝而向分离器40侧流出。

在若干的实施方式中，分离器40沿着歧管室30的分隔板31配置，并且在主体壳体部22的轴向(长度方向)全长上配置。分离器40在蒸气通过时，将湿分分离而除去。例如，分离器40也可以是利用惯性而将蒸气的湿分分离的结构。分离器40形成为板状且为在侧视观察下沿主体壳体部22的轴向延伸的多边形形状，在图示的实施方式中形成为长方形形状。分离器40以其长度方向片40a沿着歧管室30的分隔板31延伸且宽度方向片40b沿垂直方向延伸的状态固定保持在主体壳体部22内。

由分离器40除去了湿分的蒸气从分离器40流出。分离了的湿分经由设置在主体壳体部22的底部的排液器26向外部排出。

在若干的实施方式中，加热管组50具备加热管51。作为加热源的加热介质向该加热管51流动，被加热蒸气即由分离器40除去了湿分的蒸气向加热管51外流动。该蒸气由加热管51进行热交换而升温并从排出口22b排出。加热管组50的加热管51沿外壳21的轴向延伸且上下具有多段地排列。而且，加热管51相对于与加热管组50的外壳21的轴向正交的方向(以下，记为“宽度方向”)呈锯齿状地排列。

加热管组50的宽度B(参照图2(a))是加热管组50的外壳21的轴方向长度L的1/5以下。因此，相对于轴方向长度L而加热管组50的宽度B变薄。

这样，加热管组50相对于外壳21的轴向长度而宽度薄，因此形成为板状的长方形。而且，加热管组50以在外壳21的轴向上延伸的长度方向片50a沿着分离器40在主体壳体部22的整个长度方向上延伸且在外壳21的宽度方向上延伸的宽度方向片50b沿垂直方向延伸的方式固定保持在主体壳体部22内。因此，沿着加热管组50的宽度方向一方侧的侧面50c配置分离器40。这样，加热管组50由于长度方向片50a在主体壳体部22的整个长度方向上延伸，因此能够使通过加热管组50的蒸气的接触面积增加，在加热管51中能够有效地进行蒸气的热交换。

如以上说明所述，根据若干的实施方式的湿分分离加热器20，如图1、图2(a)、图2(b)所示，在高压涡轮4中进行了作功的湿蒸气5(例如，350℃)进入湿分分离加热器20的流入口24R1时，该湿蒸气5通过外壳21内的空间部21a而进入歧管室30。进入到歧管室30的湿蒸气5沿着外壳21的轴向流动，并经由歧管室30的狭缝向分离器40侧流出。

向分离器40侧流出的湿蒸气5在通过分离器40时被除去湿分，从分离器40向加热管组50侧流出。被除去了湿分的蒸气在通过加热管组50时被加热而升温，从排出口22b排出。加热后的蒸气向低压涡轮7供给。

在此，湿分分离加热器20的加热管组50形成为在侧视观察下沿主体壳体部22的轴向延伸的多边形形状，在图示的实施方式中形成为长方形形状，在沿水平方向延伸的外壳21内，加热管组50的长度方向片50a沿外壳21的轴向延伸，并且加热管组50的宽度方向片50b沿垂直方向延伸配置。而且，相对于轴向长度而加热管组50的宽度薄。因此，能够大幅降低蒸气通过加热管组50时的压力损失。

此外，加热管组50及分离器40沿外壳21的轴向延伸并沿垂直方向竖立设置，通过将歧管室30配置在外壳21的主体壳体部22的宽度方向的一方侧，而不需要增大外壳21的壳体直径。由此，能够实现在将外壳21横向设置的状态下不增大主体壳体部22的形状而能够减少流过加热管组50的蒸气的压力损失的湿分分离加热器20。

而且，收容加热管组50及分离器40的外壳21沿横向延伸，因此能够降低湿分分离加热器20的重心位置。由此，湿分分离加热器20在设置状态下实现稳定化，在地震时能够抑制损伤的可能性。

需要说明的是，在前述的实施方式中，示出了将使湿蒸气流入外壳21内的流入口24R1设置在外壳21的长度方向一端部的情况，但是流入口24R1的位置并不局限于外壳21的长度方向一端部，也可以设置在长度方向另一端部或长度方向两侧(参照图3)或长度方向中央(参照图4)。在将流入口设置在外壳21的长度方向两侧的情况下，如图3所示，将流入口24L1设置在外壳21的长度方向另一端部。关于其他的构造，与图2(a)记载的情况同样，因此省略说明。而且，将流入口设置在外壳21的长度方向中央的情况下，如图4所示，将流入口23设置在外壳21的长度方向中央且与歧管室30连通的位置。关于其他的构造，与图2(a)记载的情况同样，因此省略说明。

接下来，关于例示的实施方式的个别的内容，参照图2(a)、图2(b)、图3、图4、图5进行说明。在图3所示的例示的实施方式中，在分离器40的与歧管室30侧相对的面上设置流入调整部60。

向分离器40供给的蒸气如图2(a)所示从歧管室30供给，但是歧管室30沿外壳21的轴向(长度方向)延伸。因此，歧管室30沿长度方向存在静压分布，该静压分布的歧管室30的长度方向里侧比跟前侧增大。因此，需要使向分离器40供给的蒸气的流量均匀。因此，沿着分离器40的与歧管室30侧相对的面设置流入调整部60。

如图5(主视图)所示，流入调整部60包括形成为格子状的框体部61和安装于框体部61的流入调整构件67a、67b、67c。框体部61以面向分离器40的与歧管室30侧相对的面40c的方式被保持。框体部61包括：沿上下方向呈阶梯状地配置而沿水平方向延伸的多个(在本实施方式中为4个)横构件62；以将多个横构件62之间沿上下方向连接的方式延伸，沿宽度方向具有预定间隔地配置的多个(在本实施方式中为6个)纵构件63。

多个横构件62具有同一长度而配置在同一平面上。多个纵构件63具有预定距离而配置在横构件62的长度方向中间部。多个纵构件63配置在与多个横构件62相同的平面上，并且在与横构件62交叉的部分一体地连接。通过上述横构件62及纵构件63，形成多个具有大致相同的开口面积的开口部64a、64b、64c。在本实施方式中，9个开口部64a、64b、64c形成为格子状。

在配置于流过歧管室30的湿蒸气5的上游侧的上中下3个开口部64a，配置有以闭塞这些开口部64a的一部分的方式沿上下方向延伸的多个(在本实施例中为2个)流入调整构件67a。而且，在配置于流入调整部60的中央部侧的上中下3个开口部64b，配置有以闭塞这些开口部64b的一部分的方式沿上下方向延伸的多个(在本实施例中为3个)流入调整构件67b。此外，在配置于流过歧管室30的湿蒸气5的下游侧的上中下3个开口部64c，配置有以闭塞这些开口部64的一部分的方式沿上下方向延伸的多个(在本实施例中为4个)流入调整构件67c。流入调整构件67a、67b、67c连接在与横构件62交叉的位置。

相对于配置在流过歧管室30的湿蒸气5的上游侧的流入调整构件67a的宽度方向的设置间隔，配置在流入调整部60的中央部侧的流入调整构件67b的宽度方向的设置间隔变窄。而且，相对于配置在流入调整部60的中央部侧的流入调整构件67b的设置间隔，配置在流过歧管室30的湿蒸气5的下游侧的流入调整构件67c的设置间隔变窄。因此，开口部64a、64b、64c的开口面积从流过歧管室30的蒸气的上游侧朝向下游侧变窄。

由此，从歧管室30向分离器40侧供给的湿蒸气5即使存在歧管室30的长度方向里侧变大的分布，在分离器40侧也能够将均匀流量的蒸气向分离器40供给。

接下来，说明图6(剖视图)、图7(a)(立体图)、图7(b)(说明图)所示的例示性的实施方式。在图6所示的实施方式中，在流入调整部60的与分离器40侧相反的一侧的面67d设有湿分除去单元70。该湿分除去单元70沿着流入调整构件67a、67b、67c的长度方向设置。湿分除去单元70如图7(a)(立体图)所示将金属板材等折弯成多段而在内部形成涡旋状的湿分除去流路70a。该湿分除去流路70a在湿分除去单元70的宽度方向一方侧的面上具有呈矩形形状地开口的开口部70b。

该湿分除去单元70如图7(b)(说明图)所示，当从歧管室30(参照图2(a))被供给湿蒸气5时，该湿蒸气5的一部分通过湿分除去单元70之间而向分离器40(参照图2(a))供给。而且，剩余的湿蒸气5通过湿分除去单元70的开口部70b而流入到涡旋状的湿分除去流路70a内。当湿蒸气5从开口部70b流入到湿分除去流路70a时，尤其是离心力作用在湿分除去单元70的折弯的部分而捕捉湿蒸气5的湿分。因此，能够除去湿蒸气5的湿分，能够减轻基于分离器40的湿分除去作业的负担。需要说明的是，流入到湿分除去单元70而被除去了湿分的蒸气从湿分除去单元70的长度方向两端部的开口排出。

以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明没有限定为上述的方式，能够进行不脱离本发明的目的的范围内的各种变更。例如，也可以将上述的各种实施方式适当组合。

【标号说明】

1 发电成套设备

2 蒸气产生器

3 主蒸气

4 高压涡轮

5 湿蒸气

6 蒸气

7 低压涡轮

8 凝汽器

9 泵

10 供水加热器

20 湿分分离加热器

21 外壳

21a、70a 空间部

22 主体壳体部

22a 侧壁

24L 左侧板部

24R 右侧板部

24R1 流入口

26 排液器

30 歧管室

31 分隔板

32L 左端板

32R 右端板

40 分离器

40a、50a 长度方向片

40b、50b 宽度方向片

40c 相对的面

50 加热管组

51 加热管

60 流入调整部

61 框体部

62 横构件

63 纵构件

64 开口部

67a、67b、67c 流入调整构件

67d 面

70 湿分除去单元

70a 湿分除去流路

70b 开口部

Claims (6)

1.一种湿分分离加热器，其特征在于，具备：

筒状的外壳，沿水平方向延伸且两端部被闭塞；

歧管室，设置在所述外壳内，并使蒸气沿该外壳的轴向流通；

分离器，设置在所述外壳内，并沿着所述歧管室在所述外壳的长度方向上配置，除去蒸气的湿分；及

加热管组，设置在所述外壳内，并呈板状地配置在从所述分离器流出的蒸气的下游侧，

所述加热管组在侧视观察下形成为长方形形状，该加热管组的长度方向片沿着所述外壳的轴向延伸，并且所述加热管组的宽度方向片沿着垂直方向延伸，

所述分离器在侧视观察下形成为长方形的板状，

所述分离器配置成，所述板状的长度方向沿着所述轴向，并且所述板状的宽度方向沿着铅垂方向，

所述加热管组沿着所述分离器的所述板状而在所述轴向及铅垂方向上延伸，

所述加热管组在所述外壳的中央部沿垂直方向竖立设置。

2.根据权利要求1所述的湿分分离加热器，其特征在于，

所述分离器形成为板状，沿上下方向延伸，且与所述加热管组的侧面相对地配置。

3.根据权利要求2所述的湿分分离加热器，其特征在于，

所述分离器包括流入调整部，所述流入调整部覆盖蒸气流入的一侧的侧面的一部分来调整向所述分离器流入的所述蒸气的流入量。

4.根据权利要求3所述的湿分分离加热器，其特征在于，

所述流入调整部包括沿上下方向延伸而覆盖所述分离器的所述侧面的多个流入调整构件和支承多个所述流入调整构件的框体部，

多个所述流入调整构件以从沿着所述外壳的轴向流通的蒸气的上游侧朝向下游侧相邻的流入调整构件的设置间隔变窄的方式配置。

5.根据权利要求4所述的湿分分离加热器，其特征在于，

在所述流入调整构件设置有能够除去沿着所述外壳的轴向流通的蒸气的湿分的湿分除去单元。

6.根据权利要求5所述的湿分分离加热器，其特征在于，

所述湿分除去单元包括使从所述歧管室流出的蒸气呈涡旋状地流动的湿分除去流路。