JP2002122303A

JP2002122303A - 湿分分離加熱器

Info

Publication number: JP2002122303A
Application number: JP2000316328A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Iritani; 陽一郎入谷; Teruaki Sakata; 照明坂田; Koichi Inoue; 浩一井上; Koji Hirokawa; 浩司広川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-10-17
Filing date: 2000-10-17
Publication date: 2002-04-26

Abstract

(57)【要約】【課題】湿分の分離効率が向上する湿分分離加熱器を
提供する。【解決手段】胴体１と、前記胴体の内部に設けられ、
湿分を含む蒸気がその内部に供給されるマニホールド７
と、前記マニホールドに形成され、前記マニホールドの
外部に前記蒸気を流出させるための複数の吹き出し口７
ａと、前記胴体の内部に設けられ、前記複数の吹き出し
口から流出した前記蒸気から前記蒸気に含まれる前記湿
分を分離する湿分分離エレメント８と、前記マニホール
ドの内部に設けられ、前記蒸気の流れに対して抵抗とし
て機能する複数の突起部１７とを備え、前記複数の突起
部は、前記湿分分離エレメントの位置における前記蒸気
の流速が均一化されるように、前記抵抗としての機能に
より前記複数の吹き出し口から前記蒸気が流出するとき
の流速を制御するように設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湿分分離加熱器に
関し、特に、原子力発電プラント等に適用される湿分分
離加熱器に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の湿分分離加熱器に関しては、特
開平８−２８５２１４号公報、特開平１０−６１９０６
号公報に記載された以下の技術が知られている。

【０００３】原子力発電プラントの高圧蒸気タービンと
低圧蒸気タービンとの間には、湿分分離加熱器が設置さ
れることがある。この湿分分離加熱器は、高圧蒸気ター
ビンの排気中の湿分を分離するとともに、排気を再加熱
して過熱蒸気にすることにより、低圧蒸気タービンの出
口湿り度を低減させて、エロージョン防止及びタービン
プラントの熱効率向上を達成させる。

【０００４】高圧蒸気タービンから導いた低温再熱蒸気
を湿分分離加熱器の横置円筒状胴体（図５（ａ）の符号
１参照）の下部に設けた低温再熱蒸気入口管から横置円
筒状胴体内に流入させる。この低温再熱蒸気を低温再熱
蒸気入口管よりも上方の横置円筒状胴体内に設けた断面
Ｕ字形の受衝板へ直接衝突させ、左右二方向に分けて、
横置円筒状胴体内を上昇させ、蒸気入口仕切板と管群側
版とにより案内して横置円筒状胴体内における上部に流
す。

【０００５】そして、この横置円筒状胴体の上部に移動
した低温再熱蒸気の向きを横置円筒状胴体の長手方向に
変えて、蒸気分配通路板の上方の蒸気分配通路（図５
（ａ）のマニホールド７参照）へ入れ、さらに蒸気分配
通路板の開口部（図５（ａ）の吹き出し口７ａ参照）か
ら湿分分離エレメント８へ流入させる。横置円筒状胴体
の内部には、その長手方向に延びるように加熱管群（図
５（ａ）の管群１０参照）が設けられ、湿分分離エレメ
ントにより湿分の分離された蒸気が加熱管群にて加熱さ
れる。

【０００６】この加熱された蒸気を横置円筒状胴体の上
部の高温再熱蒸気出口管から流出させて、低圧蒸気ター
ビンへ導く。一方、湿分分離エレメントにより分離され
た水分は、ドレン排出口から排出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図５（ａ）に示される
ように、湿分分離加熱器では、湿分分離エレメント８を
用いて湿分を分離しているが、湿分分離エレメント８の
前面８ａでの蒸気流速が限界値を超えると、液滴が再飛
散し湿分を完全に除去できない。

【０００８】図５（ａ）および図５（ｂ）に示されるよ
うに、現状ではマニホールド７の底壁部７ｈに形成され
たスリット（吹き出し口）７ａから蒸気が流出するが、
スリット７ａの長さや幅をマニホールド７の長手方向で
変えることで、湿分分離エレメント８の前面８ａでの蒸
気分配の均一化を図り、蒸気流速が限界値を超えないよ
うにしている。

【０００９】すなわち、図５（ｂ）に示されるように、
マニホールド７において、横置円筒状胴体１の径方向中
心部に近い方を内側とし、横置円筒状胴体１の外周部に
近い方を外側とすると、複数の吹き出し口７ａは、いず
れもマニホールド７の外側寄りのみに設けられ、マニホ
ールド７の長手方向（図５（ａ）における紙面に直交す
る方向、図５（ｂ）および図６における左右方向）にお
いては、蒸気入口７ｎから離間するに従って（下流に行
くほど）、複数段階に吹き出し口７ａの長さ（図５
（ｂ）における縦方向）および幅（図５（ｂ）における
横方向）が小さくなるように設定されていた。

【００１０】しかし、本発明者の知見によれば、図５
（ａ）に示すように、湿分分離エレメント８の下部８ｂ
での蒸気流速が相対的に高く、一部限界流速を超える領
域もあると考えられる。これは、吹き出し口７ａから流
出した蒸気のうち、横置円筒状胴体１の内壁面１ａに沿
って流れる蒸気の流速は相対的に高く、その蒸気が湿分
分離エレメント８の下部８ｂに当たることに起因してい
ると考えられる。

【００１１】ここで、限界流速とは、湿分分離エレメン
ト８が蒸気から湿分の除去を行う際に、湿分分離エレメ
ント８による湿分除去が可能な範囲での蒸気の最大流速
をいう。蒸気の流速が限界流速よりも極僅かに遅いとき
に、湿分分離エレメント８の湿分除去効果が最大とな
る。

【００１２】また、図６に示すように、マニホールド７
の長手方向にも流速分布があり、流速の高い部分では湿
分分離エレメント８の前面８ａでの蒸気流速が限界流速
を超え易くなる。すなわち、マニホールド７の長手方向
において蒸気入口７ｎから離間するに従って蒸気の流速
が高くなっていた。

【００１３】湿分の分離効率が向上する湿分分離加熱器
が望まれている。湿分分離エレメントの前面での蒸気流
速が均一化され、限界流速を超える部分が減少して湿分
の分離効率が向上する湿分分離加熱器が望まれている。
湿分分離エレメントの負荷を小さくして湿分の分離効率
が向上する湿分分離加熱器が望まれている。湿分分離エ
レメントより上流部で湿分の一部を除去することで湿分
分離エレメントの負荷を小さくして湿分の分離効率が向
上する湿分分離加熱器が望まれている。マニホールドに
形成される吹き出し口の加工が行い易く安価な湿分分離
加熱器が望まれている。マニホールドに形成される吹き
出し口の加工が行い易く安価で、湿分の分離効率が向上
する湿分分離加熱器が望まれている。

【００１４】本発明の目的は、湿分の分離効率が向上す
る湿分分離加熱器を提供することである。本発明の他の
目的は、湿分分離エレメントの前面での蒸気流速が均一
化され、限界流速を超える部分が減少して湿分の分離効
率が向上する湿分分離加熱器を提供することである。本
発明の更に他の目的は、湿分分離エレメントの負荷を小
さくして湿分の分離効率が向上する湿分分離加熱器を提
供することである。本発明の更に他の目的は、湿分分離
エレメントより上流部で湿分の一部を除去することで湿
分分離エレメントの負荷を小さくして湿分の分離効率が
向上する湿分分離加熱器を提供することである。本発明
の更に他の目的は、マニホールドに形成される吹き出し
口の加工が行い易く安価で、湿分の分離効率が向上する
湿分分離加熱器を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中の請求
項対応の技術的事項には、括弧（）つき、番号、記号等
が添記されている。その番号、記号等は、請求項対応の
技術的事項と実施の複数・形態のうちの少なくとも一つ
の形態の技術的事項との一致・対応関係を明白にしてい
るが、その請求項対応の技術的事項が実施の形態の技術
的事項に限定されることを示されるためのものではな
い。

【００１６】本発明の湿分分離加熱器は、胴体（１）
と、前記胴体（１）の内部に設けられ、湿分を含む蒸気
がその内部に供給されるマニホールド（７）と、前記マ
ニホールド（７）に形成され、前記マニホールド（７）
の外部に前記蒸気を流出させるための複数の吹き出し口
（７ａ）と、前記胴体（１）の内部に設けられ、前記複
数の吹き出し口（７ａ）から流出した前記蒸気から前記
蒸気に含まれる前記湿分を分離する湿分分離エレメント
（８）と、前記マニホールド（７）の内部に設けられ、
前記蒸気の流れに対して抵抗として機能する複数の突起
部（１７）とを備え、前記複数の突起部（１７）は、前
記湿分分離エレメント（８）の位置における前記蒸気の
流速が均一化されるように、前記抵抗としての機能によ
り前記複数の吹き出し口（７ａ）から前記蒸気が流出す
るときの流速を制御するように設けられている。

【００１７】本発明の湿分分離加熱器において、前記複
数の突起部（１７）は、前記マニホールド（７）の内部
において前記蒸気が供給される蒸気供給部（７ｎ）から
離間するに従って配置密度が密になるように設けられて
いる。

【００１８】本発明の湿分分離加熱器は、胴体（１）
と、前記胴体（１）の内部に設けられ、湿分を含む蒸気
がその内部に供給されるマニホールド（７）と、前記マ
ニホールド（７）に形成され、前記マニホールド（７）
の外部に前記蒸気を流出させるための複数の吹き出し口
（７ｂ）と、前記胴体（１）の内部に設けられ、前記複
数の吹き出し口（７ｂ）から流出した前記蒸気から前記
蒸気に含まれる前記湿分を分離する湿分分離エレメント
（８）とを備え、前記複数の吹き出し口（７ｂ）は、互
いに同じ形状および大きさに形成され、前記湿分分離エ
レメント（８）の位置における前記蒸気の流速が均一化
されるように、前記マニホールド（７）から流出する前
記蒸気の流量を制御するように配置される。

【００１９】本発明の湿分分離加熱器は、円筒状に形成
された胴体（１）と、前記胴体（１）の内部に設けら
れ、湿分を含む蒸気がその内部に供給されるマニホール
ド（７）と、前記マニホールド（７）に形成され、前記
マニホールド（７）の外部に前記蒸気を流出させるため
の吹き出し口（７ｄ）と、前記胴体（１）の内部に設け
られ、前記吹き出し口（７ｄ）から流出した前記蒸気か
ら前記蒸気に含まれる前記湿分を分離する湿分分離エレ
メント（８）とを備え、前記吹き出し口（７ｄ）から流
出した前記蒸気の一部は、前記湿分分離エレメント
（８）に至るまでに前記胴体（１）の内周面（１ａ）に
沿って流れ、前記吹き出し口（７ｄ）は、前記湿分分離
エレメント（８）の位置における前記蒸気の流速が均一
化されるように、前記内周面（１ａ）に沿って流れる前
記蒸気の一部を流出する側が相対的に小さく形成されて
いる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の湿分分離加熱器の一実施
形態を説明する。なお、前述した構成要素と同じ構成要
素については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。

【００２１】本実施形態では、下記のような構造にする
ことで湿分分離エレメント８の前面８ａでの蒸気流速を
均一化し、限界流速を越える領域を少なくする、または
湿分分離エレメント８より上流部で事前に湿分を除去し
ておくことで湿分分離エレメント８での湿分効率を高め
るものである。

【００２２】まず、図１（ａ）、図１（ｂ）および図２
を参照して、本発明の湿分分離加熱器の第１実施形態に
ついて説明する。

【００２３】図１（ａ）、図１（ｂ）および図２に示す
ように、マニホールド７の底壁部７ｈ（図５（ａ）参
照）に突起板１７が設置される。マニホールド７内の底
壁部７ｈに突起板１７を設けることで、底壁部７ｈを伝
わって流れる湿分を除去する。蒸気入口７ｎからマニホ
ールド７に導入された蒸気に含まれる湿分を、突起板１
７に衝突させることで湿分分離を行う。

【００２４】突起板１７によって湿分が除去された後の
蒸気が湿分分離エレメント８に供給されるため、その
分、湿分分離エレメント８の負荷が小さくなり、その結
果、湿分分離加熱器全体としての湿分の分離効率が向上
する。

【００２５】また、マニホールド７の長手方向において
蒸気入口７ｎ付近では、突起板１７が疎に配置され、下
流に行くほど密に配置されている。これにより、蒸気流
量が多い下流部での抵抗を増し、長手方向の蒸気分配を
改善し、湿分分離エレメント８の前面８ａでの蒸気流速
を均一化する。

【００２６】なお、本実施形態において、吹き出し口７
ａの大きさ、形状、配置形態等は、図５（ｂ）に示した
ものと実質的に同じである。また、本実施形態におい
て、マニホールド７の正断面形状・大きさは、図５
（ａ）に示されるものと同じく大きく形成され、蒸気入
口７ｎから供給されマニホールド７内を流通する蒸気の
流速が低くなるようにされている。さらに、本実施形態
において、マニホールド７の底壁部７ｈは、図５（ａ）
に示されるものと同じく、内側よりも外側が高い傾斜面
として形成され、傾斜面に沿って内側に流れた湿分を内
側に設けられたドレン排出部（図示せず）にて排出する
ようにしている。

【００２７】図１（ｂ）および図２に示すように、突起
板１７は、概ね平板状に形成されている。突起板１７
は、底壁部７ｈから所定の高さに形成されている。図１
（ａ）に示すように、突起板１７は、マニホールド７の
底壁部７ｈにおいて、横置円筒状胴体１の径方向の最内
側から最外側まで延在するように設けられている。

【００２８】突起板１７は、その下部１７ａが底壁部７
ｈに設置された位置に比べて、その上部１７ｂが蒸気入
口７ｎに接近するように傾けて取り付けられている。そ
の傾斜角は、複数の突起板１７の相互間で等しくなるよ
うに設定されている。

【００２９】図２に示すように、蒸気入口７ｎからマニ
ホールド７の内部に供給された蒸気流が突起板１７の傾
斜面１７ｃに衝突すると、その蒸気に含まれる湿分が傾
斜面１７ｃに沿って下方に落ち、底壁部７ｈの上に液溜
まりＤとして溜まる。液溜まりＤは、ドレン排出部（図
示せず）から排出される。

【００３０】液溜まりＤは、突起板１７の傾斜面１７ｃ
側に溜まることになるが、図１（ａ）に示されるよう
に、底壁部７ｈ上の突起板１７の傾斜面１７ｃ側には、
その傾斜面１７ｃに隣接する吹き出し口７ａとの間に、
液溜まりＤが溜まるための空間Ｓが確保されており、液
溜まりＤが吹き出し口７ａからマニホールド７内の他の
蒸気と共にマニホールド７の外部に流出することがない
ようにされている。

【００３１】本実施形態において、突起板１７の形状、
大きさ、配置形態等は特に限定されない。湿分分離エレ
メント８の前面８ａでの蒸気流速の均一化作用、突起板
による湿分分離作用、長手方向の蒸気分配、流速分布、
突起板により発生する乱流の程度等を考慮して、突起板
を適宜設計配置することができる。また、本実施形態に
おいて、吹き出し口７ａの大きさ、形状、配置形態等
は、図５（ｂ）に示したものと実質的に同じであるとし
て説明したが、本実施形態の突起板の形状、大きさ、配
置形態等との関係で図５（ｂ）に示したものから変更す
ることができる。

【００３２】次に、図３（ａ）および図３（ｂ）を参照
して、本発明の湿分分離加熱器の第２実施形態について
説明する。

【００３３】本実施形態では、図３（ａ）に示されるよ
うに、マニホールドスリット（吹き出し口）７ｂを配置
する。前述したように、従来は図５（ｂ）に示されるよ
うに、マニホールドスリット（吹き出し口）７ａの長さ
や幅が異なるものが配置されていた。これに対し、本実
施形態で用いられるマニホールドスリット７ｂは、その
長さおよび幅（形状・大きさ）が単一種類のものに固定
されている。

【００３４】本実施形態では、単一種類のマニホールド
スリット７ｂの配置形態を工夫することで、長手方向お
よび半径方向の蒸気分配の均一化を図り、湿分分離エレ
メント８の前面８ａでの蒸気流速の均一化を実現してい
る。図３（ａ）に示すように、マニホールドスリット７
ｂは、３〜５個毎に互い違いの配置とし、マニホールド
スリット７ｂの相互間のピッチを長手方向で変化させ
る。

【００３５】マニホールドスリット７ｂは、マニホール
ド７の内側よりも外側に多く配設し、蒸気入口７ｎから
離間する下流側に行くに従いマニホールドスリット７ｂ
の数を減らすかまたはピッチを大きくする。

【００３６】本実施形態によれば、マニホールドスリッ
トの種類を単一にすることで、吹き出し口の加工がし易
くなり、コストダウンを実現することができる。

【００３７】なお、本実施形態では、単一種類のマニホ
ールドスリット７ｂの配置形態は、図３（ａ）に限るも
のではない。単一種類のマニホールドスリットを用い
て、長手方向および半径方向の蒸気分配の均一化を図る
ための配置形態であれば、様々な配置形態であることが
できる。

【００３８】次に、図４を参照して、本発明の湿分分離
加熱器の第３実施形態について説明する。

【００３９】図４に示されるように、第３実施形態で
は、マニホールドスリット（吹き出し口）７ｄが台形形
状に形成される。マニホールドスリット７ｄの形状を、
図４に示されるように外側の幅を小さく、内側の幅を大
きくした台形形状とする。これにより、マニホールド７
の外側から流出する蒸気の流速を遅くして、湿分分離エ
レメント８の前面８ａでの蒸気流速の均一化を図る。

【００４０】マニホールドスリット７ｄの小さな幅側
（外側）から流出した流速の遅い蒸気が横置円筒状胴体
１の内壁面１ａに沿って流れ、その蒸気が湿分分離エレ
メント８の下部８ｂに当たるため、従来のように下部８
ｂでの蒸気の流速が相対的に速いという問題が起こらな
い。

【００４１】なお、図４ではマニホールド７の長手方向
の一端部のみが示され、それ以外の部分は省略されてい
るが、長手方向の蒸気流速の均一化を図るべく、マニホ
ールドスリット７ｄの相互間のピッチを長手方向で変え
たり、その形状は台形形状のそのままでその大きさを長
手方向で変えることができる。

【００４２】なお、上記第１から第３実施形態におい
て、湿分分離エレメント８は、湿分を分離する機能を有
する湿分分離エレメントであればよく、湿分分離エレメ
ント８に限定されるものではない。例えば、湿分分離エ
レメント８に代えて、フィルタや、綿や、多層金網等で
あってもよい。

【００４３】上記第１から第３実施形態は、適宜組合わ
せることが可能である。例えば、第１実施形態と第２実
施形態を組み合わせて、単一種類のマニホールドスリッ
トを適宜配置すると共に突起板を設けることができる。
また、第１実施形態と第３実施形態とを組み合わせて、
その形状等を長手方向及び／または半径方向蒸気分配の
均一化が図られるように設けられたマニホールドスリッ
トと共に突起板を設けることができる。さらに、第２実
施形態と第３実施形態を組み合わせて、単一種類のマニ
ホールドスリットの形状を例えば図４に示されるものに
形成することができる。またさらに、第１から第３実施
形態の全てを組合わせることができる。

【００４４】上記の複数の実施形態によって以下の効果
を奏することができる。上記第１〜３実施形態によれ
ば、湿分分離エレメント８の前面８ａでの蒸気流速が均
一化され、限界流速を超える部分が減少して湿分の分離
効率が向上する。上記第１実施形態によれば、湿分分離
エレメント８より上流部で湿分の一部を除去できるた
め、湿分分離エレメント８の負荷が小さくなり湿分の分
離効率が向上する。上記第２実施形態によれば、マニホ
ールドスリット７ｂの大きさを固定することで、加工が
し易くなり、コストダウンにつながる。

【００４５】

【発明の効果】本発明の湿分分離加熱器によれば、湿分
の分離効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施形態の湿分分離加熱
器のマニホールドを模式的に示し、図１（ａ）はその平
面図、図１（ｂ）はその側面図である。

【図２】図２は、本発明の第１実施形態の湿分分離加熱
器の突起板を拡大して模式的に示す側面図である。

【図３】図３は、本発明の第２実施形態の湿分分離加熱
器の一部または全体を模式的に示し、図３（ａ）はその
マニホールドを示す平面図、図３（ｂ）はその湿分分離
加熱器を示す正断面図である。

【図４】図４は、本発明の第３実施形態の湿分分離加熱
器のマニホールドを模式的に示す平面図である。

【図５】図５は、従来の湿分分離加熱器の一部または全
体を模式的に示し、図５（ａ）はその湿分分離加熱器を
示す正断面図、図５（ｂ）はそのマニホールドを示す平
面図である。

【図６】図６は、図５の従来の湿分分離加熱器のマニホ
ールドを模式的に示す側面図である。

【符号の説明】

１横置円筒状胴体１ａ内壁面７マニホールド７ａ吹き出し口（マニホールドスリット）７ｂ吹き出し口（マニホールドスリット）７ｄ吹き出し口（マニホールドスリット）７ｈ底壁部７ｎ蒸気入口８湿分分離エレメント８ａ前面８ｂ下部１７突起板１７ａ下部１７ｂ上部１７ｃ傾斜面Ｄ湿分（液溜まり）Ｓ空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上浩一兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者広川浩司兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内Ｆターム(参考） 4D031 AB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】胴体と、前記胴体の内部に設けられ、湿分を含む蒸気がその内部
に供給されるマニホールドと、前記マニホールドに形成され、前記マニホールドの外部
に前記蒸気を流出させるための複数の吹き出し口と、前記胴体の内部に設けられ、前記複数の吹き出し口から
流出した前記蒸気から前記蒸気に含まれる前記湿分を分
離する湿分分離エレメントと、前記マニホールドの内部に設けられ、前記蒸気の流れに
対して抵抗として機能する複数の突起部とを備え、前記複数の突起部は、前記湿分分離エレメントの位置に
おける前記蒸気の流速が均一化されるように、前記抵抗
としての機能により前記複数の吹き出し口から前記蒸気
が流出するときの流速を制御するように設けられている
湿分分離加熱器。
【請求項２】請求項１記載の湿分分離加熱器におい
て、前記複数の突起部は、前記マニホールドの内部において
前記蒸気が供給される蒸気供給部から離間するに従って
配置密度が密になるように設けられている湿分分離加熱
器。
【請求項３】胴体と、前記胴体の内部に設けられ、湿分を含む蒸気がその内部
に供給されるマニホールドと、前記マニホールドに形成され、前記マニホールドの外部
に前記蒸気を流出させるための複数の吹き出し口と、前記胴体の内部に設けられ、前記複数の吹き出し口から
流出した前記蒸気から前記蒸気に含まれる前記湿分を分
離する湿分分離エレメントとを備え、前記複数の吹き出し口は、互いに同じ形状および大きさ
に形成され、前記湿分分離エレメントの位置における前
記蒸気の流速が均一化されるように、前記マニホールド
から流出する前記蒸気の流量を制御するように配置され
る湿分分離加熱器。
【請求項４】円筒状に形成された胴体と、前記胴体の内部に設けられ、湿分を含む蒸気がその内部
に供給されるマニホールドと、前記マニホールドに形成され、前記マニホールドの外部
に前記蒸気を流出させるための吹き出し口と、前記胴体の内部に設けられ、前記吹き出し口から流出し
た前記蒸気から前記蒸気に含まれる前記湿分を分離する
湿分分離エレメントとを備え、前記吹き出し口から流出した前記蒸気の一部は、前記湿
分分離エレメントに至るまでに前記胴体の内周面に沿っ
て流れ、前記吹き出し口は、前記湿分分離エレメントの位置にお
ける前記蒸気の流速が均一化されるように、前記内周面
に沿って流れる前記蒸気の一部を流出する側が相対的に
小さく形成されている湿分分離加熱器。