CN107250667A - 喷雾嘴及脱气器 - Google Patents

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Abstract

在喷雾嘴及脱气器中设有：外筒(31)，在外周部设有多个喷出口(43、44)；内筒(32)，以沿轴心方向移动自如的方式被支撑在外筒(31)的内部，且设有能够与多个喷出口(43、44)连通的多个第一连通孔(45)；及开闭阀(34)，开闭阀(34)的轴部(47)连结于内筒(32)，在轴部(47)的前端部设置的阀芯(48)能够使外筒(31)的前端开口部(42)开闭，由此，无论喷出流量如何都能抑制产生的压力损失的增加而实现性能的提高。

Description

喷雾嘴及脱气器
技术领域
本发明涉及从供水中去除溶解氧等杂质的脱气器所使用的喷雾嘴、使用该喷雾嘴的脱气器。
背景技术
例如，在原子能发电厂中，将在原子反应堆生成的蒸气向涡轮发电机传送而进行发电，利用凝汽器对使用后的蒸气进行冷却，使其作为冷凝水向原子反应堆返回。在该情况下，驱动涡轮使用的蒸气在凝汽器中由冷却水冷却而返回成冷凝水(低压的饱和液)之后，通过冷凝水泵经由低压供水加热器而向脱气器供给。该脱气器将冷凝水中的溶解氧、不凝气体等杂质去除之后，通过主供水泵使该冷凝水由高压供水加热器等加热之后向蒸气发生器返回。
作为以往的脱气器，存在例如冒泡式的脱气器。该冒泡式的脱气器在上部设置喷雾嘴，通过该喷雾嘴将冷凝水向下方喷出，另一方面，通过向蓄水部中喷出加热蒸气而形成许多气泡。于是，冷凝水与加热蒸气接触，从而冷凝水中的氧转变为加热蒸气，能够进行脱气。作为这样的脱气器，例如存在下述专利文献记载的结构。
在先技术文献
专利文献1：日本特开平11-351507号公报
专利文献2：日本特开2004-116915号公报
发明内容
发明要解决的课题
例如，原子能发电厂为了确保较大的发电量，而需要增加蒸气发生器生成的蒸气量，来使基于蒸气涡轮的发电机的驱动力增加。于是，凝汽器处理的蒸气量(冷凝水量)增加，脱气器变得大型化。如上所述，脱气器从上部的喷雾嘴喷出冷凝水，使该冷凝水与加热蒸气接触，从而将冷凝水中溶解的氧转变为加热蒸气而去除。因此，当脱气器变得大型化时，在以往的喷雾嘴中，存在大流量范围的压力损失增加的问题。
本发明用于解决上述课题，目的在于提供一种无论喷出流量如何都能抑制产生的压力损失的增加而实现性能的提高的喷雾嘴及脱气器。
用于解决课题的方案
用于实现上述目的的本发明的喷雾嘴向脱气器容器内喷出冷凝水，上述喷雾嘴的特征在于，具有：外筒，在外周部设有多个喷出口；内筒，以沿轴心方向移动自如的方式被支撑在上述外筒的内部，且设有能够与上述多个喷出口连通的多个第一连通孔；及开闭阀，上述开闭阀的轴部连结于上述内筒，在上述轴部的前端部设置的阀芯能够使上述外筒的前端开口部开闭。
因此，当开闭阀前进而阀芯使外筒的前端开口部开放时，从外筒的前端部喷出冷凝水，此时，当喷出口与第一连通孔连通时，从外筒的侧部喷出冷凝水。因此，能够增加喷出流量，无论此时的喷出流量如何都能抑制产生的压力损失的增加而提高性能。
在本发明的喷雾嘴中，其特征在于，在上述内筒的前端部连结有分隔板，上述分隔板设有多个第二连通孔，上述轴部沿着上述内筒的轴心方向配置而以贯通上述分隔板的方式连结。
因此，通过利用分隔板将内筒与开闭阀连结，能够容易地使开闭阀与内筒的移动同步，能够通过第二连通孔向外筒的前端开口部供给规定量的冷凝水。
在本发明的喷雾嘴中，其特征在于，在上述阀芯处于使上述外筒的前端开口部开放的第一开放位置时，上述多个喷出口与上述多个第一连通孔不连通，在上述阀芯处于使上述外筒的前端开口部开放的第二开放位置时，上述多个喷出口与上述多个第一连通孔连通。
因此，能够切换成仅从外筒的前端开口部喷出冷凝水的小流量喷出状态与从外筒的前端开口部和多个喷出口这两方喷出冷凝水的大流量喷出状态，能够容易地调整冷凝水的喷出量。
在本发明的喷雾嘴中，其特征在于，上述第一连通孔是沿着上述内筒的轴心方向的长孔。
因此，能够容易地使第一连通孔与喷出口连通。
在本发明的喷雾嘴中，其特征在于，上述多个喷出口沿着上述外筒的轴心方向空出规定间隔地设置。
因此，能够切换成从外筒的前端开口部和多个喷出口中的一部分喷出冷凝水的中流量喷出状态，能够逐级地调整冷凝水的喷出量。
在本发明的喷雾嘴中，其特征在于，上述喷出口呈开口面积朝向外侧而增大的锥形形状。
因此，能够从喷出口遍及较大范围地喷出冷凝水，并能够降低此时的喷出阻力。
在本发明的喷雾嘴中，其特征在于，上述外筒在外周部设有安装凸缘。
因此，经由安装凸缘将外筒安装于脱气器容器，由此能够提高安装作业性，并能够容易地进行拆卸，能够提高维护性。
另外，本发明的脱气器的特征在于，具有：容器，呈中空形状且在下部设有出口部；上述喷雾嘴，设置在上述容器的上部；及加热蒸气喷出分配装置，向上述容器的下部喷出加热蒸气。
因此，喷雾嘴向容器内喷出冷凝水，从加热蒸气喷出分配装置对该冷凝水喷出加热蒸气时，冷凝水与加热蒸气接触，由此冷凝水中的氧转变为加热蒸气而被脱气。此时，喷雾嘴从前端部和侧部喷出冷凝水，因此能够增加喷出流量，无论此时的喷出流量如何都能抑制产生的压力损失的增加而提高性能。
发明效果
根据本发明的喷雾嘴及脱气器，喷雾嘴从前端部和侧部喷出冷凝水，因此能够增加喷出流量，无论此时的喷出流量如何都能抑制产生的压力损失的增加而提高性能。
附图说明
图1是表示使用了第一实施方式的喷雾嘴的脱气器的概略图。
图2是第一实施方式的喷雾嘴的剖视图。
图3是表示外筒的立体图。
图4是表示内筒的立体图。
图5是喷出小流量冷凝水时的喷雾嘴的剖视图。
图6是喷出中流量冷凝水时的喷雾嘴的剖视图。
图7是喷出大流量冷凝水时的喷雾嘴的剖视图。
图8是表示与喷雾嘴的开度对应的流路面积的曲线图。
图9是表示与喷雾嘴的开度对应的流速的曲线图。
图10是表示与喷雾嘴的开度对应的压力损失的曲线图。
图11是第二实施方式的喷雾嘴的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本发明的喷雾嘴及脱气器的优选的实施方式。另外，本发明并不受本实施方式的限定，而且，在存在多个实施方式的情况下，也包括将各实施方式组合而构成的方式。
[第一实施方式]
例如，在具有加压水型原子反应堆(PWR)的原子能发电厂中，原子反应堆对一次冷却水进行加热而形成高温、高压的蒸气，并向蒸气发生器供给。蒸气发生器通过利用该蒸气(一次冷却水)对二次冷却水进行加热而生成蒸气，蒸气涡轮由该蒸气驱动，从而发电机进行发电。凝汽器利用冷却水(海水)对驱动了蒸气涡轮之后的蒸气进行冷却而使其重新变成冷凝水(低压的饱和液)，然后通过冷凝水泵经由低压供水加热器而向脱气器供给。脱气器将冷凝水中的溶解氧、不凝气体等杂质去除之后，通过主供水泵使冷凝水由高压供水加热器等加热之后向蒸气发生器返回。
图1是表示使用了第一实施方式的喷雾嘴的脱气器的概略图。
在第一实施方式中，如图1所示，脱气器10具有容器(脱气器容器)11、喷雾嘴12、加热蒸气供给装置13。
容器11呈中空形状，横长圆筒部的长度方向的两端部由弯曲盖部闭塞。该容器11在上部设有多个(在本实施方式中为两个)喷雾嘴12。该喷雾嘴12将蒸气由凝汽器冷却而生成的冷凝水通过低压供水加热器加热之后向容器11内喷出。喷雾嘴12配置在容器11的上部、且容器11的长度方向的两端部侧，向容器11内的上方侧喷出冷凝水。而且，容器11设有排出该冷凝水的出口部21。
另外，容器11设有向内部的下方喷出加热蒸气的加热蒸气喷出分配装置13。加热蒸气喷出分配装置13由加热蒸气配管22、加热蒸气供给管23、加热蒸气喷出管24构成。加热蒸气配管22在容器11内的上部沿容器11的长度方向配置。加热蒸气供给管23从容器11的外部贯通该容器11的上部而与加热蒸气配管22的长度方向的中间部连结。加热蒸气喷出管24从加热蒸气配管22的长度方向的两端部侧朝向下方延伸。该加热蒸气喷出管24沿加热蒸气配管22的长度方向空出规定间隔地设有多个，基端部(上端部)与加热蒸气配管22连结，前端部(下端部)向容器11的底部侧延伸，形成有多个喷出口(省略图示)。
因此，各喷雾嘴12向容器11内喷出冷凝水时，在该容器11内积存规定量的冷凝水。加热蒸气喷出分配装置13当将加热蒸气从加热蒸气配管22经过加热蒸气供给管23向多个加热蒸气喷出管24供给时，各加热蒸气喷出管24从处于下部的多个喷出口向冷凝水内喷出加热蒸气。于是，积存在容器11内的冷凝水与从喷出口喷出的加热蒸气接触，由此冷凝水中溶解的氧转变为加热蒸气而被去除。
以下，详细说明第一实施方式的喷雾嘴。图2是第一实施方式的喷雾嘴的剖视图，图3是表示外筒的立体图，图4是表示内筒的立体图，图5是喷出小流量冷凝水时的喷雾嘴的剖视图，图6是喷出中流量冷凝水时的喷雾嘴的剖视图，图7是喷出大流量冷凝水时的喷雾嘴的剖视图。
如图2所示，容器11通过管台11a而形成有安装开口部11b，并形成有安装凸缘11c。喷雾嘴12由外筒31、内筒32、分隔板33、开闭阀34构成。该喷雾嘴12与容器11中的管台11a的安装开口部11b嵌合，并通过安装凸缘11c安装。
如图2至图4所示，外筒31呈圆筒形状，在基端部(上端部)一体地设置有呈向外径侧延伸的环形状的安装凸缘41，在前端部(下端部)形成有前端开口部42。而且，外筒31在外周部设有多个喷出口43、44。多个喷出口43在外筒31的基端部侧沿周向以规定间隔(等间隔)形成。多个喷出口44在外筒31的前端部侧沿周方向以规定间隔(等间隔)形成。喷出口43、44沿外筒31的轴心方向以规定间隔形成。在该情况下，喷出口43、44排列成与轴心方向相对的格子状，但是也可以排列成沿周向错开而成的锯齿状。
内筒32与外筒31相同地呈圆筒形状，基端部(上端部)和前端部(下端部)开放。内筒32的外径被设定为稍小于外筒31的内径的尺寸，而以沿轴心方向移动自如的方式被支撑在外筒31的内部。内筒32设有能够与多个喷出口43、44连通的多个第一连通孔45。多个第一连通孔45是沿着内筒32的轴心方向的长孔，沿周向以规定间隔(等间隔)形成。该多个第一连通孔45的在周向上的位置和个数与喷出口43、44在周向上的位置和个数一致。并且，第一连通孔45的宽度与喷出口43、44的内径大体一致，长度与喷出口43和喷出口44的轴心方向的间隔大体一致。
分隔板33呈圆板形状，外径被设定为与内筒32的外径相同的尺寸，外周部固定于内筒32的下端部。分隔板33沿周向设有多个第二连通孔46。
开闭阀34由轴部47和阀芯48构成。轴部沿轴心方向配置在外筒11、内筒32、分隔板33的中心位置，以前端部(下端部)贯通分隔板33的方式连结。而且，轴部47的前端部贯通分隔板33而与阀芯48连结。该阀芯48呈圆板形状，外径被设定成与外筒31的内径大致相同的尺寸，该阀芯48与前端开口部42嵌合，沿轴向移动，从而能够使该前端开口部42开闭。另外，开闭阀34在轴部47的基端部(上端部)设有未图示的驱动装置，能够经由轴部47而使阀芯48移动。
并且，在开闭阀34的阀芯48处于与外筒31的前端开口部42嵌合的密闭位置时，外筒31的多个喷出口43、44与内筒32的多个第一连通孔45不连通。在从该密闭状态开始，开闭阀34的阀芯48前进(下降)规定距离，而如图5所示，阀芯48处于使外筒31的前端开口部42开放较小量的第一开放位置时，外筒31的多个喷出口43、44与内筒32的多个第一连通孔45不连通。在从该第一开放状态开始，开闭阀34的阀芯48前进规定距离，而如图6所示，阀芯48处于使外筒31的前端开口部42开放中等量的第二开放位置时，外筒31的多个喷出口43与内筒32的多个第一连通孔45连通，多个喷出口44与多个第一连通孔45不连通。在从该第二开放状态开始，开闭阀34的阀芯48前进规定距离，而如图7所示，阀芯48处于使外筒31的前端开口部42开放较大量的第三开放位置时，外筒31的多个喷出口43、44与内筒32的多个第一连通孔45连通。
该喷雾嘴12的外筒31的外周部与容器11的管台11a的安装开口部11b嵌合，安装凸缘41与安装凸缘11c紧贴。而且，连结配管51的安装凸缘51a与安装凸缘41紧贴。容器11、外筒31、连结配管51通过紧固螺栓52而连结。连结配管51与冷凝水供给配管53连结。在该情况下，冷凝水从冷凝水供给配管53经由连结配管51以规定压力向喷雾嘴12供给。
在此，说明第一实施方式的喷雾嘴12的作用。
如图2所示，在喷雾嘴12的停止时，开闭阀34不进行动作，阀芯48将外筒31的前端开口部42密闭，并且内筒32将外筒31的多个喷出口43、44密闭。如图5所示，在从喷雾嘴12喷出小流量的冷凝水时，开闭阀34进行动作而经由轴部47使阀芯48前进规定距离。于是，阀芯48使外筒31的前端开口部42开放较小量，但是内筒32保持将外筒31的多个喷出口43、44密闭。因此，以规定压力供给到内筒32内的冷凝水经过第二连通孔46从外筒31的前端开口部42喷出小流量。
如图6所示，在从喷雾嘴12喷出中流量的冷凝水时，经由轴部47使阀芯48进一步前进规定距离。于是，阀芯48使外筒31的前端开口部42开放中等量，内筒32的多个第一连通孔45与外筒31的多个喷出口43连通，但是多个喷出口44保持密闭。因此，以规定压力供给到内筒32内的冷凝水经过第二连通孔46从外筒31的前端开口部42喷出中流量，并从多个喷出口43喷出。
如图7所示，在从喷雾嘴12喷出大流量的冷凝水时，经由轴部47使阀芯48进一步前进规定距离。于是，阀芯48使外筒31的前端开口部42开放较大量，内筒32的多个第一连通孔45与外筒31的多个喷出口43、44连通。因此，以规定压力供给到内筒32内的冷凝水经过第二连通孔46从外筒31的前端开口部42喷出大流量，并从多个喷出口43、44喷出。
图8是表示与喷雾嘴的开度对应的流路面积的曲线图，图9是表示与喷雾嘴的开度对应的流速的曲线图，图10是表示与喷雾嘴的开度对应的压力损失的曲线图。
在图8中，当喷雾嘴的开度增大时，在以往的喷雾嘴中，如图8的虚线所示，流路面积线性地增加，但是在第一实施方式的喷雾嘴12中，如图8的实线所示，流路面积非线性地大幅增加。而且，在图9中，当喷雾嘴的开度增大时，在以往的喷雾嘴中，如图8的虚线所示，流速下降，但是在第一实施方式的喷雾嘴12中，如图8的实线所示，流速大致恒定。此外，在图10中，当喷雾嘴的开度增大时，在以往的喷雾嘴中，如图8的虚线所示，压力损失大幅增加，但是在第一实施方式的喷雾嘴12中，如图8的实线所示，压力损失大致不变。
这样，在第一实施方式的喷雾嘴中，设有：外筒31，在外周部设有多个喷出口43、44；内筒32，以沿着轴心方向移动自如的方式被支撑在外筒31的内部且设有能够与多个喷出口43、44连通的多个第一连通孔45；及开闭阀34，开闭阀34的轴部47与内筒32连结，在轴部47的前端部设置的阀芯48能够使外筒31的前端开口部42开闭。
因此，当开闭阀34的阀芯48前进而使外筒31的前端开口部42开放时，从外筒31的前端部喷出冷凝水，此时，当喷出口43、44与第一连通孔45连通时，从外筒31的侧部喷出冷凝水。因此，能够增加喷出流量，无论此时的喷出流量如何都能抑制产生的压力损失的增加而提高性能。
在第一实施方式的喷雾嘴中，在内筒32的前端部连结设有多个第二连通孔45的分隔板33，将轴部47沿着内筒32的轴心方向配置，以贯通分隔板33的方式连结。因此，通过利用分隔板33将内筒32和开闭阀34连结，能够容易地使开闭阀34与内筒32的移动同步，能够通过第二连通孔45将规定量的冷凝水向外筒的前端开口部42供给。
在第一实施方式的喷雾嘴中，在阀芯48处于使外筒31的前端开口部42开放的第一开放位置时，多个喷出口43、44与多个第一连通孔45不连通，在阀芯48处于使外筒31的前端开口部42开放的第二、第三开放位置时，多个喷出口43、44与多个第一连通孔45连通。因此，能够切换成仅从外筒31的前端开口部42喷出冷凝水的小流量喷出状态与从外筒32的前端开口部42和多个喷出口43、44这两方喷出冷凝水的中流量喷出状态或大流量喷出状态，能够容易地调整冷凝水的喷出量。
在第一实施方式的喷雾嘴中，将第一连通孔45设为沿着内筒32的轴心方向的长孔。因此，能够容易地使第一连通孔45与喷出口43、44连通。
在第一实施方式的喷雾嘴中，将多个喷出口43、44沿着外筒31的轴心方向空出规定间隔地设置。因此，能够切换成从外筒31的前端开口部42和多个喷出口43、44中的一部分喷出冷凝水的中流量喷出状态，能够逐级地调整冷凝水的喷出量。
在第一实施方式的喷雾嘴中，在外筒31的外周部设有安装凸缘41。因此，经由安装凸缘41而将外筒31安装于容器11，由此能够提高安装作业性，并能够容易地进行拆卸，能够提高维护性。
另外，在第一实施方式的脱气器中，设有：容器11，呈中空形状且在下部设有出口部21；喷雾嘴12，设置在容器11的上部；及加热蒸气喷出分配装置13，向容器11的下部喷出加热蒸气。因此，当喷雾嘴12向容器11内喷出冷凝水，并从加热蒸气喷出分配装置13对该冷凝水喷出加热蒸气时，冷凝水与加热蒸气接触，从而冷凝水中的氧转变为加热蒸气二被脱气。此时，喷雾嘴12从前端部和侧部喷出冷凝水，因此能够增加喷出流量，无论此时的喷出流量如何都能抑制产生的压力损失的增加而提高性能。
[第二实施方式]
图11是第二实施方式的喷雾嘴的剖视图。另外，对于具有与上述实施方式相同的功能的部件，标注相同的附图标记而省略详细的说明。
在第二实施方式中，如图11所示，喷雾嘴60由外筒61、内筒32、分隔板33、开闭阀34构成。
外筒61呈圆筒形状且在前端部(下端部)形成有前端开口部62。而且，外筒61在外周部设有多个喷出口63、64。多个喷出口63在外筒61的基端部侧沿周向以规定间隔(等间隔)形成。多个喷出口64在外筒61的前端部侧沿周向以规定间隔(等间隔)形成。喷出口63、64沿外筒31的轴心方向以规定间隔形成。该多个喷出口63、64呈开口面积朝向外侧而增大的锥形形状。
另外，内筒32、分隔板33、开闭阀34与第一实施方式相同，因此省略说明。
因此，从喷雾嘴12喷出冷凝水时，开闭阀34进行动作，经由轴部47使阀芯48前进规定距离。于是，阀芯48使外筒61的前端开口部62开放，内筒32的多个第一连通孔45与外筒61的多个喷出口63、64连通。因此，以规定压力供给到内筒32内的冷凝水经过第二连通孔46从外筒61的前端开口部62喷出，并从多个喷出口63、64喷出。此时，多个喷出口63、64呈朝向外侧变宽的锥形形状，因此可遍及较大范围地喷出冷凝水。
这样，在第二实施方式的喷雾嘴中，设于外筒61的多个喷出口63、64呈开口面积朝向外侧增大的锥形形状。因此，能够从喷出口63、64遍及较大范围地喷出冷凝水，并能够降低此时的喷出阻力。
另外，在上述实施方式中，通过分隔板33将内筒32与开闭阀34的轴部47连结，但是不限定于该结构。例如，也可以通过多个连结杆将内筒32与开闭阀34连结。
另外，在上述实施方式中，对于容器11在长度方向的端部分别设置了喷雾嘴12，但是不限定于该位置或个数。
附图标记说明
10 脱气器
11 容器(脱气器容器)
12、60 喷雾嘴
13 加热蒸气供给装置
21 出口部
22 加热蒸气配管
23 加热蒸气供给管
24 加热蒸气喷出管
31、61 外筒
32 内筒
33 分隔板
34 开闭阀
41 安装凸缘
42、62 前端开口部
43、44、63、64 喷出口
45 第一连通孔
46 第二连通孔
47 轴部
48 阀芯
51 连结配管
52 紧固螺栓
53 冷凝水供给配管

Claims (8)

1.一种喷雾嘴，向脱气器容器内喷出冷凝水，所述喷雾嘴的特征在于，具有：
外筒，在外周部设有多个喷出口；
内筒，以沿轴心方向移动自如的方式被支撑在所述外筒的内部，且设有能够与所述多个喷出口连通的多个第一连通孔；及
开闭阀，所述开闭阀的轴部连结于所述内筒，在所述轴部的前端部设置的阀芯能够使所述外筒的前端开口部开闭。
2.根据权利要求1所述的喷雾嘴，其特征在于，
在所述内筒的前端部连结有分隔板，所述分隔板设有多个第二连通孔，所述轴部沿着所述内筒的轴心方向配置而以贯通所述分隔板的方式连结。
3.根据权利要求1或2所述的喷雾嘴，其特征在于，
在所述阀芯处于使所述外筒的前端开口部开放的第一开放位置时，所述多个喷出口与所述多个第一连通孔不连通，在所述阀芯处于使所述外筒的前端开口部开放的第二开放位置时，所述多个喷出口与所述多个第一连通孔连通。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的喷雾嘴，其特征在于，
所述第一连通孔是沿着所述内筒的轴心方向的长孔。
5.根据权利要求4所述的喷雾嘴，其特征在于，
所述多个喷出口沿着所述外筒的轴心方向空出规定间隔地设置。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的喷雾嘴，其特征在于，
所述喷出口呈开口面积朝向外侧而增大的锥形形状。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的喷雾嘴，其特征在于，
所述外筒在外周部设有安装凸缘。
8.一种脱气器，其特征在于，具有：
容器，呈中空形状且在下部设有出口部；
权利要求1～7中任一项所述的喷雾嘴，设置在所述容器的上部；及
加热蒸气喷出分配装置，向所述容器的下部喷出加热蒸气。
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