JP2016223309A - 軸流排気式復水器 - Google Patents

Abstract

【課題】タービン排気の圧力損失を増大させることなく、復水器の簡素化を図ると共にメンテナンス性を向上させることができる軸流排気式復水器を提供する。
【解決手段】復水器１０Ａは、蒸気タービン１７から排出されるタービン排気２１を冷却水と熱交換させて凝縮させ、基礎台２２上に懸架されて配置される軸流排気式復水器であって、蒸気タービン１７から流入させたタービン排気２１を凝縮させる復水器胴１１と、復水器胴１１の側面に一体に設けられた、少なくとも一対の支持部１３Ａと、を具備してなり、支持部１３Ａが直接的または間接的に基礎台２２上にタービン回転軸方向と平行に摺動可能に設置され、復水器胴１１が基礎台２２により懸架されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、軸流排気式復水器に関する。

例えば、火力発電所や原子力発電所においては、ボイラー、原子炉、または蒸気発生器で発生させた蒸気を、冷却水を用いて凝縮させる復水器が使用されている。蒸気発生器などで発生させた蒸気は、蒸気タービンの駆動に使用され、駆動後の排気蒸気（タービン排気）は、復水器で凝縮させて水に戻される。その後、復水器で得られた水は、復水として、蒸気発生器で用いられ、蒸気を発生させている。

復水器は、タービン排気を復水に凝縮させる際、タービン排気の持つ熱エネルギーをより多く回収するために復水器内を真空に維持している。復水器は、タービン排気の導入方向によって、軸流排気式、下方排気式、または側方排気式などに分類することができる。中でも、タービン排気の蒸気流の圧力損失を低減でき、復水器内の真空度の改善が図れるなど、プラント性能を向上させる上で有用であることから、軸流排気式復水器の使用が検討されている。

軸流排気式復水器は、タービン回転軸の延長線上に復水器を設置し、タービン排気の蒸気流の方向を変えることなくタービン排気を復水器に供給して凝縮を行うものである。軸流排気式復水器は、一般に、本体胴と中間胴とをタービン回転軸方向に沿って直線上に備え、中間胴は、蒸気タービンと連結する入口側に、運転時の熱伸びを吸収するために伸縮継手を介して蒸気タービンと連結されている。蒸気タービン駆動後のタービン排気は、中間胴で圧力損失を回復させた後、本体胴内でタービン排気は凝縮させて復水とし、復水を本体胴の底部のホットウェルに溜めた後、蒸気発生器に戻している（例えば、特許文献１、２参照）。

このような軸流排気式復水器では、器内を真空に維持させるため、運転時には、本体胴および中間胴は、復水器外の大気圧と復水器内の真空圧との間に圧力差に基づくスラスト荷重が生じる。このスラスト荷重が本体胴から中間胴を介して蒸気タービンに向ってタービン回転軸方向に押圧力が働く、真空荷重が発生する。

真空荷重が本体胴から中間胴を介して蒸気タービンに向って発生すると、例えば、蒸気タービン側の基礎台を基点として、転倒モーメントが発生する。転倒モーメントが発生すると、本体胴は、蒸気タービン側の基礎台を基点として、転倒する方向に傾き、蒸気タービンと復水器との間に配置される伸縮継手に負担が生じる可能性がある。そのため、軸流排気式復水器では、転倒モーメントにより本体胴が転倒することを防止するため、復水器の内部または外部に、伸縮継手の補強構造物が設置されている。

特開平１０−２１２９０７号公報 特開平１０−１９６３１３号公報

しかし、上記の補強構造物を中間胴の内部に設置した場合、タービン排気の抵抗となり、タービン排気の圧力損失を増大させる。また、本体胴まわりに上記の補強構造物を設置すると、復水器の構造が複雑化し、復水器や蒸気タービンの周辺に設置される機器などのメンテンス作業に支障を生じさせる。

また、軸流排気式復水器は、本体胴の底部に復水の排出通路等が設けられるため、直接土台の上に載せると、配管や機器等の配置、設計に支障を生じる。

今後、軸流排気式復水器の更なる利用を図る上で、タービン排気の圧力損失を増大させることなく、復水器の構成を簡素にしつつ、優れたメンテナンス性を有する復水器が求められている。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、タービン排気の圧力損失を増大させることなく、復水器の簡素化を図ると共にメンテナンス性を向上させることができる軸流排気式復水器を提供することである。

一の実施形態による軸流排気式復水器は、蒸気タービンから排出される蒸気を冷却水と熱交換させて凝縮させ、基礎台上に懸架されて配置される軸流排気式復水器であって、前記蒸気タービンから流入させた蒸気を凝縮させる復水器胴と、前記復水器胴の側面に一体に設けられた、少なくとも一対の支持部と、を具備してなり、前記支持部が直接的または間接的に前記基礎台上にタービン回転軸方向と平行に摺動可能に設置され、前記復水器胴が前記基礎台により懸架されてなる。

本発明によれば、復水器胴の側面に設けた一対の支持部を基礎台上でタービン回転軸方向と平行に摺動可能とすると共に、復水器胴を基礎台により懸架させることにより、復水器胴の熱伸びにより復水器胴に加わる負荷を軽減できると共に、復水器胴の転倒が生じることを防止することができるため、タービン排気の圧力損失を増大させることなく、復水器の簡素化を図ると共にメンテナンス性を向上させることができる。

第１の実施形態による復水器を蒸気タービンに連結した状態を示す模式図である。 第１の実施形態による復水器の構成を示す斜視図である。 図２中のＡ−Ａ方向から見た図である。 図２中のＢ−Ｂ方向から見た図である。 復水器の他の構成を示す斜視図である。 復水器の他の構成を示す斜視図である。 復水器の他の構成を示す斜視図である。 第２の実施形態による復水器の構成を簡略に示す斜視図である。 第３の実施形態による復水器の構成を簡略に示す斜視図である。 復水器の支持補強部材を分離した状態を示す図である。 第４の実施形態による復水器の構成を簡略に示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態による軸流排気式復水器（以下、単に、復水器という。）について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、復水器の高さ方向の一方を上または上方といい、復水器の高さ方向の他方を下または下方という場合がある。また、タービン回転軸は、タービンの回転軸の中心軸線をいい、復水器と蒸気タービンとが連結される中心軸をいう。また、タービン回転軸方向とは、タービン回転軸の方向をいう。

図１は、第１の実施形態による復水器を蒸気タービンに連結した状態を示す模式図であり、図２は、第１の実施形態による復水器の構成を示す斜視図であり、図３は、図２中のＡ−Ａ方向から見た図であり、図４は、図２中のＢ−Ｂ方向から見た図である。図１〜図４に示すように、復水器１０Ａは、復水器胴１１と、中間胴１２と、支持部１３Ａとを有する。復水器胴１１と中間胴１２とは、タービン回転軸方向に沿ってタービン回転軸方向と平行に配置されている。中間胴１２のタービン接続開口部１５に、基礎１６上に設置された蒸気タービン１７が連結されている。

復水器胴１１は、蒸気タービン１７の駆動後の排気蒸気（タービン排気）２１を凝縮させるものであり、タービン排気２１が流入する内部空間を有する。復水器胴１１は、複数の伝熱管を一つにまとめた管巣（図示せず）と、凝縮水を一時的に貯留するホットウェルとを内部に収容している。

中間胴１２は、復水器胴１１と蒸気タービン１７との間に設けられ、蒸気タービン１７から流入させたタービン排気２１を復水器胴１１に流入させている。中間胴１２は、タービン接続開口部１５から復水器胴１１に向かって拡開状に形成されている。なお、中間胴１２は、内部に、スプレー管（図示せず）を備え、スプレー管（図示せず）からタービン排気２１に冷却水を噴霧し、器内の加熱を抑制するようにしている。

復水器１０Ａでは、蒸気タービン１７から中間胴１２に流入させたタービン排気２１は、中間胴１２でタービン排気２１の圧力損失を回復させた後、復水器胴１１に流入される。復水器胴１１内で、タービン排気２１は、管巣（図示せず）内の複数の伝熱管を流れる冷却水と熱交換して凝縮させて、復水となる。復水は、復水器胴１１の底部に設けられたホットウェルに一旦溜められた後、ホットウェルの底部から排出され、ボイラー、原子炉、または蒸気発生器蒸気発生器（図示せず）などに供給される。

支持部１３Ａは、復水器胴１１の側面に一体に設けられている。本実施形態では、支持部１３Ａは、タービン回転軸方向と平行に位置する復水器胴１１の両側面に、二対設けられている。なお、支持部１３Ａの数は、復水器胴１１の側面に少なくとも一対設けられていればよく、二対に限定されない。

支持部１３Ａは、水平方向に突出した板状の部材で構成されている。支持部１３Ａは、支持部１３Ａの接触面１３ａを基礎台２２上に直接接触させて、基礎台２２上に設置されている。基礎台２２は土台２３に設置されており、復水器胴１１の底部から支持部１３Ａまでの高さは、基礎台２２の高さよりも低く設計されている。支持部１３Ａが基礎台２２上に設置されると、復水器胴１１は、吊り下げられた状態で基礎台２２上に懸架され、支持部１３Ａが復水器胴１１の自重を支持している。

また、支持部１３Ａは、復水器胴１１のタービン回転軸方向と平行な両側面に二対設けられているため、復水器胴１１の自重により、支持部１３Ａに加わる負担を分散させることができる。このため、復水器胴１１を基礎台２２上に懸架させつつ、復水器胴１１の自重をより長く安定して支持させることができる。なお、本実施形態においては、二対の支持部１３Ａが、復水器胴１１のタービン回転軸方向と平行な両側面に設けられているが、復水器胴１１を基礎台２２上に安定して懸架させ、復水器胴１１の自重を支持できればよく、支持部１３Ａの対となる数は、復水器胴１１の大きさなどに応じて適宜任意の数とすることができる。

支持部１３Ａは、基礎台２２上に固定されずに設置されているため、復水器胴１１が水平方向、例えばタービン回転軸方向に熱伸びが生じた場合には、支持部１３Ａが基礎台２２上に懸架された状態で、支持部１３Ａは復水器胴１１の自重を支持しつつ、タービン回転軸方向と平行に摺動する。

また、支持部１３Ａは、タービン回転軸と同一の高さの位置に設けられている。支持部１３Ａが、タービン回転軸と同一の高さの位置に配置されることにより、復水器胴１１から中間胴１２を介して蒸気タービン１７に向ってタービン回転軸方向に真空荷重が発生しても、支持部１３Ａに転倒モーメントは働かない。そのため、復水器胴１１がタービン回転軸方向に熱伸びが生じた場合、支持部１３Ａは、タービン回転軸と平行に摺動させることができる。

また、復水器１０Ａは、支持部１３Ａの上面に、２つの補強部２４Ａを備えている。本実施形態においては、補強部２４Ａは、板状に構成されており、支持部１３Ａの上面と復水器胴１１の側面とを連結して固定している。なお、本実施形態においては、支持部１３Ａの上面と復水器胴１１の側面との間には補強部２４Ａが２つ設けられているが、更に複数設けてもよい。また、復水器胴１１を基礎台２２上に懸架させても、支持部１３Ａが変形することなく復水器胴１１の自重を安定して支持させることができる場合には、補強部２４Ａは設けなくてもよい。

また、支持部１３Ａには、それぞれ、一対の補強部２４Ａ同士の間に、支持部１３Ａを貫通した開口部２５と、開口部２５に挿入された固定ボルト（固定部）２６とが設けられている。開口部２５は、タービン回転軸方向に長軸となるように楕円形状に形成されている。固定ボルト２６が開口部２５を通して基礎台２２上に固定されている。開口部２５の長軸がタービン回転軸方向となるように形成することにより、支持部１３Ａをタービン回転軸方向に安定して摺動させることができる。なお、開口部２５の形状は、長軸がタービン回転軸方向となるように形成されていれば、楕円形状でなくてもよい。

このように、復水器１０Ａによれば、復水器胴１１のタービン回転軸方向と平行な両側面に設けた一対の支持部１３Ａを基礎台２２上でタービン回転軸方向と平行に摺動可能とすると共に、復水器胴１１を基礎台２２により懸架させることにより、例えば、運転時に、タービン回転軸方向に復水器胴１１に熱伸びが発生しても、復水器胴１１の熱伸びに応じた移動ができ、復水器胴１１に加わる負荷を軽減できる。また、スラスト荷重による復水器胴１１の転倒モーメントに起因して復水器胴１１の転倒が生じることを防止することができる。

復水器胴１１の転倒などにより、中間胴１２と蒸気タービン１７との間に設けられる伸縮継手などが破損するのを抑制するために、中間胴１２の内側または外側に、一般に、上記の伸縮継手を補強するための補強構造物が設置されている。本実施形態では、スラスト荷重による復水器胴１１の転倒モーメントに起因して復水器胴１１の転倒が生じることはないため、上記のような補強構造物を設置する必要がない。そのため、復水器１０Ａは、中間胴１２の内側に上記の補強構造物を設けなくすることにより、中間胴１２内を流れるタービン排気２１の抵抗が減少し、タービン排気２１の圧力損失の増大を抑制することができる。また、中間胴１２の外側に上記のような補強構造物を設けなくすることにより、復水器１０Ａや蒸気タービン１７の周辺に設置される機器などのメンテンス作業を行い易くすることができる。

よって、本実施形態によれば、復水器１０Ａの構造の簡素化を図ることができると共に、復水器１０Ａや蒸気タービン１７の周辺に設置される機器のメンテナンス性を向上させることができる。

また、本実施形態では、支持部１３Ａは板状に形成されているが、支持部１３Ａを基礎台２２上に懸架させ、復水器胴１１の自重を支持できればよく、例えば、図５に示すように、支持部１３Ｂは、直方体で形成されていてもよい。なお、この場合、支持部１３Ｂのみで復水器胴１１を安定して基礎台２２上に支持させることができるため、補強部２４Ａは設けなくてもよい。

また、本実施形態では、補強部２４Ａは板状に形成されているが、支持部１３Ａが復水器胴１１の自重の支持を補強できる構成であればよく、例えば、図６に示すように、補強部２４Ｂは、直方体の形状に形成されていてもよい。

本実施形態においては、支持部１３Ａは、タービン回転軸方向と平行に位置する復水器胴１１の両側面に設けられているが、図７に示すように、タービン回転軸方向の復水器胴１１の側面にさらに設けるようにしてもよい。

（第２の実施形態）
第２の実施形態による復水器について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図８は、第２の実施形態による復水器の構成を簡略に示す斜視図である。図８に示すように、復水器１０Ｂは、図１に示す第１の実施形態による復水器１０Ａの復水器胴１１の底部と土台２３との間に配置される弾性部材としてバネ部３１を有するものである。

バネ部３１は、復水器胴１１の底部に接触するように設けられ、復水器胴１１の重量を一部支持している。本実施形態では、弾性部材としてバネ部３１が用いられているが、例えば、ゴムなど弾性変形可能な部材であれば特に限定されるものではない。また、本実施形態では、バネ部３１が、復水器胴１１の底部と基盤との間に４つ設けられているが、バネ部３１の設置数は、適宜任意の数としてもよい。

バネ部３１が復水器胴１１の底部と基盤との間に設けられているため、支持部１３Ａで復水器胴１１の自重を支持させる他に、バネ部３１で復水器胴１１の重量を一部支持させることができる。また、支持部１３Ａが基礎台２２上に懸架させることができ、かつ支持部１３Ａの浮き上がりが発生しないように、バネ部３１の高さは適宜調整される。

また、バネ部３１は弾性変形可能であるため、復水器胴１１の垂直方向に熱伸びが発生しても、復水器胴１１の熱伸びに応じてバネ部３１は伸縮できるため、支持部１３Ａの浮き上がりを防止して、支持部１３Ａを基礎台２２上に懸架させた状態を維持しつつ、バネ部３１で復水器胴１１の自重を一部支持させることができる。

よって、復水器１０Ｂによれば、復水器胴１１の底部と基盤との間にバネ部３１を備えることにより、復水器胴１１を基礎台２２上により懸架させ、支持部１３Ａを基礎台２２上で摺動可能な状態を維持しつつ、バネ部３１により復水器胴１１の底部から復水器胴１１の自重を支持させることを補助することができる。これにより、復水器胴１１の自重を支持させるために支持部１３Ａに加わる負担を軽減することができるため、復水器胴１１の自重をより安定して支持させるために支持部１３Ａを大型化することなく、支持部１３Ａで復水器胴１１の自重を支持させつつ、さらに安定して支持部１３Ａを基礎台２２上で摺動させることができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態による復水器について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図９は、第３の実施形態による復水器の構成を簡略に示す斜視図であり、図１０は、復水器の支持補強部材を分離した状態を示す図である。図９、図１０に示すように、復水器１０Ｃは、復水器胴１１の底部に設けられる突起部３２と、土台２３に設置されたガイドレール３３とを有するものである。

突起部３２は、復水器胴１１のタービン回転軸方向に伸びるように形成されている。また、ガイドレール３３は、復水器胴１１のタービン回転軸方向に平行に形成された凹状の溝部３５を有している。突起部３２は、ガイドレール３３の溝部３５に緩嵌合されるように配置されている。

突起部３２が溝部３５に緩嵌合されることにより、突起部３２は支持部１３Ａをタービン回転軸方向に平行に摺動させることができるため、復水器胴１１がタービン回転軸方向以外の方向に移動することを抑制することができる。

また、突起部３２は溝部３５に組み合わせられればよく、突起部３２は溝部３５の底部まで伸びている必要はない。また、突起部３２はタービン回転軸方向に伸びる直方体で形成されているが、突起部３２の形状は溝部３５に緩く嵌め合わせることができるものであればよい。

また、ガイドレール３３に突起部３２を緩嵌合させた時の高さは、復水器胴１１が基礎台２２上に懸架され、支持部１３Ａが復水器胴１１の自重を支持させることができるように調整されていればよい。

よって、復水器１０Ｃによれば、突起部３２を溝部３５に緩嵌合させることにより、復水器胴１１のタービン回転軸方向への摺動をより安定して行わせることができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態による復水器について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図１１は、第４の実施形態による復水器の構成を簡略に示す斜視図である。図１１に示すように、復水器１０Ｄは、支持部１３Ａの底部にローラー３６を有するものである。本実施形態では、支持部１３Ａは基礎台２２上にローラー３６を介して間接的に設置されている。

ローラー３６は、タービン回転軸方向に回転するようにされている。そのため、復水器胴１１は、ローラー３６が回転することにより復水器胴１１はタービン回転軸方向に移動する。なお、本実施形態では、復水器胴１１がタービン回転軸方向に移動できるように、支持部１３Ａが基礎台２２上にローラー３６を介して復水器胴１１に設置されているが、復水器胴１１がタービン回転軸方向に移動させることができるものであればローラー３６に限定されない。

よって、復水器１０Ｄによれば、復水器胴１１の自重をローラー３６で支持させつつ、復水器胴１１をタービン回転軸方向に移動可能とすることにより、タービン回転軸方向に復水器胴１１に熱伸びが発生しても、復水器胴１１の熱伸びに応じた移動を容易に行うことができるため、水器胴１１に加わる負荷をより軽減できると共に、スラスト荷重による復水器胴１１の転倒モーメントに起因して生じる復水器胴１１の転倒の防止効果を向上させることができる。

以上の通り、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０Ａ〜１０Ｄ 復水器
１１ 復水器胴
１２ 中間胴
１３Ａ、１３Ｂ 支持部
１３ａ 接触面
１５ タービン接続開口部
１６ 基礎
１７ 蒸気タービン
２１ 排気蒸気（タービン排気）
２２ 基礎台
２３ 土台
２４Ａ、２４Ｂ 補強部
２５ 開口部
２６ 固定ボルト（固定部）
３１ バネ部（弾性部材）
３２ 突起部
３３ ガイドレール
３５ 溝部
３６ ローラー

Claims (11)

1. 蒸気タービンから排出される蒸気を冷却水と熱交換させて凝縮させ、基礎台上に懸架されて配置される軸流排気式復水器であって、
   前記蒸気タービンから流入させた蒸気を凝縮させる復水器胴と、
   前記復水器胴の側面に一体に設けられた、少なくとも一対の支持部と、
   を具備してなり、
   前記支持部が直接的または間接的に前記基礎台上にタービン回転軸方向と平行に摺動可能に設置され、前記復水器胴が前記基礎台により懸架されてなることを特徴とする、軸流排気式復水器。
2. 前記一対の支持部が、前記復水器胴のタービン回転軸方向と平行な両側面に設けられてなる、請求項１に記載の復水器。
3. 前記一対の支持部が、タービン回転軸と同一の高さに設けられてなる、請求項１または２に記載の復水器。
4. 前記一対の支持部が、水平方向に突出して設けられてなる、請求項１〜３の何れか一項に記載の復水器。
5. 前記一対の支持部が、前記復水器胴のタービン回転軸方向と平行な両側面に、タービン回転軸方向に沿って複数設けられてなる、請求項１〜４の何れか一項に記載の復水器。
6. 前記支持部の上面と前記復水器胴の側面とを連結して固定する補強部をさらに具備してなる、請求項１〜５の何れか一項に記載の復水器。
7. 前記支持部を貫通した開口部と、
   前記開口部に挿入された固定部と、
   をさらに具備してなり、
   前記開口部がタービン回転軸方向に長軸となるように形成され、前記固定部が前記開口部を通して前記基礎台上に固定されてなる、
   請求項１〜６の何れか一項に記載の復水器。
8. 前記復水器胴の底部に接触するように設けられ、前記復水器胴の重量を一部支持する弾性部材をさらに具備してなる、請求項１〜７の何れか一項に記載の復水器。
9. 前記復水器胴の底部に設けられる突起部と、
   前記基礎台が設置される土台に設けられた、溝部が形成されてなるガイドレールと、
   をさらに具備してなり、
   前記ガイドレールがタービン回転軸方向に平行に形成され、前記突起部が前記溝部に緩嵌合されてなる、請求項１〜８の何れか一項に記載の復水器。
10. 前記支持部の前記基礎台との接触面に、前記復水器胴をタービン回転軸方向に移動させるローラーをさらに具備してなる、請求項１〜９の何れか一項に記載の復水器。
11. 前記復水器胴と前記蒸気タービンとの間に、前記蒸気タービンから流入させた蒸気を前記復水器胴に流入させる中間胴をさらに具備してなる、請求項１〜１０の何れか一項に記載の復水器。

Images