JP2020509322A

JP2020509322A - 過熱器

Info

Publication number: JP2020509322A
Application number: JP2018569123A
Authority: JP
Inventors: ウラジミールボリソヴィチトレンキン; オレグヴァレリエヴィチスチコフ; ウラジミールウラジーミロヴィチマールキン; ヴァレリアナトリエヴィチマルティノフ; アレクサンドルエフゲニエヴィチボルドコフ
Original assignee: パブリックジョイントストックカンパニーマシン−ビルディングプラント“ジオポドリスク”; ジョイントストックカンパニー“サイエンスアンドイノヴェーションズ”
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2020-03-26
Also published as: WO2018063021A1; KR102306926B1; EP3521700A1; BR112018077516A2; RU2707240C1; US20190214158A1; CA3047873C; CN110446888A; EP3521700A4; KR20190087296A; CA3047873A1; UA124064C2

Abstract

【課題】本発明は、特に原子力発電プラント用タービンのための蒸気の分離及び過熱システムに関し、熱伝達の効率を維持しながら重量およびサイズを低減すること。【解決手段】第１および第２の過熱段の両方の管パッケージが垂直方向に同じ高さであり、一方の管パッケージと本体の内側との間および他方の管パッケージと本体の内側との間にセグメント化された２つの吸気マニホールドが形成され、両方の管パッケージの間に10°〜90°の転向角を有するくさび形排気マニホールドが形成され、蒸気出口ノズルがくさび形排気マニホールドに対向する垂直ケース内に配置される。重量及びサイズ特性の実際の減少は18−25％であり、蒸気分離及び過熱のためのコンパクトなシステムでこの解決策を使用できる。【選択図】図２

Description

本発明は、エネルギーに関し、特に原子力発電プラント用タービンのための蒸気の分離及び過熱システムに関する。

原子力発電所タービンの蒸気過熱器が知られており、それはハウジングを備え、セパレータの上に配置される。過熱器は、熱交換チューブの束を含み、それらはチューブパッケージにまとめられている。

チューブパッケージは、その縦軸に平行にハウジングに取り付けられ、２つの長方形セクションのブロックにグループ化される（特許文献１）。

蒸気タービンを過熱する蒸気過熱器が知られている（特許文献２）。蒸気過熱器は、本体に組み込まれ、長方形の形に作られたチューブパッケージからなる。平行六面体チューブバンクは、その縦軸に平行に取り付けられている。

プロトタイプのために選択された最も近い技術的解決策は、セパレータ−過熱器に含まれる過熱器であり、第１段のチューブパッケージと第２段のチューブパッケージからなり、チューブパッケージが上下に配置されている（特許文献３）。

ロシア連邦実用新案第54271号（IPC Н02Ｋ7/ 00、2006年10月6日発行）ロシア連邦実用新案第88774号（IPC F22B 37/26、2009年11月20日発行）ロシア特許第2522273号（2014年7月10日公開）

過熱器のこの設計の欠点は、第１と第２の過熱器パッケージの位置が上下にあるために高さの幾何学的寸法が大きくなり、装置の重量および寸法、製造の労力およびコストが増大するだけでなく、輸送中に特大になる。

第１段および第２段の過熱器を並べて設置する場合、第１段および第２段の過熱器の後ろの出口マニホールド内の流れ面積が互いに隣接して減少し、これは油圧抵抗の増加および不均一な流速場による熱交換効率の低下をもたらす。

本発明は、熱伝達の効率を維持しながら重量およびサイズを低減するという問題を解決することを目的としている。

本発明の課題は、次の事実によって解決される。第１および第２の過熱段の２つの管パッケージが、その一方の管パッケージとケーシングの内側との間および他方の管パッケージとケーシングの内側との間にセグメント化された２つの吸気マニホールドが形成され、両方の管パッケージの間に10°〜90°の転向角を有するくさび形排気マニホールドが形成されるように、両方とも垂直方向に同じ高さで回転されており、蒸気出口ノズルがくさび形排気マニホールドに対向する垂直ケース内に配置される。

上記の構成により、熱伝達の効率を同時に低下させることなく、重量及びサイズ特性を減少させるという技術的課題が達成され、重量及びサイズ特性の実際の減少は、18−25％であり、蒸気分離及び過熱のためのコンパクトなシステムでこの解決策を使用できる。

本発明は、図１、図２の図面に示されている。

過熱器の縦断面である。図１のＡ−Ａ断面図である。

過熱器は、熱交換管2,3の２つのパッケージが配置されるハウジング1を含む。両方のチューブパッケージの伝熱面4は、その長手方向軸5に平行なハウジング1内に並べて設置される。

熱交換面は、２つの部分に分割され、互いに角度を成しており、２つの吸気マニホールド6、7およびくさび形排気マニホールド8を形成する。チューブパッケージの熱交換面間の角度は、10°〜90°である。

過熱器は次のように動作する。入口9を通る湿った蒸気は、過熱器の下部に入り、ここから蒸気は、吸気マニホールド６、７に入り、第1および第２の過熱段２、３の管パッケージの熱交換面を通過する。

熱交換面において、加熱された蒸気は、パイプ内部の熱交換面を通過する蒸気を加熱する熱により過熱される。過熱器からの過熱蒸気は、くさび形の排気マニホールドに入り、ノズル10を介して過熱器を出る。

蒸気過熱器の熱交換面は互いに分離され、角度が付けられているので、２つの吸気マニホールド6.7とくさび形排気マニホールド8が形成され、効率的な熱交換と低抵抗（ロス）を確保するのに十分な流れ面積を提供する。

その結果、ハウジング1の寸法を縮小しながら、プロトタイプと比較して過熱器の効率が向上する。

さらに、出口ノズル10が排気マニホールド8と同一平面上に配置されることにより、作動蒸気の抵抗が低減され、熱交換の効率が保証される。

過熱器のチューブパッケージの表面間の角度を10°〜90°の範囲で最適化することは、ハウジング直径に対してコンパクトな場所を確保しながら、（蒸気流領域によって提供される）熱交換面上への最適な蒸気流速と、蒸気過熱器のチューブパッケージの入口および出口での蒸気流を均等に分配することになる。

角度を10°より小さくすると、排気マニホールド8の流れ面積が減少するために、排気マニホールド8内で抵抗が増加する。

90°を超える角度に増加させると、熱交換面の面積が、ハウジングの直径が一定のために減少することで、熱交換性能が低下する。

これらの角度は、数学的モデルを構築し、スタンド上で実験的ブローイングを行うことによって得られた。

従って、熱伝達の効率を同時に低下させることなく、重量及びサイズ特性を減少させるという技術的課題が達成され、重量及びサイズ特性の実際の減少は18−25％であり、蒸気分離及び過熱のためのコンパクトなシステムでこの解決策を使用できる。

本発明は、原子力発電プラント用タービンのための蒸気の分離及び過熱システムとして有用である。

１・・・ハウジング
２、３・・・熱交換管
４・・・伝熱面
５・・・長手方向軸
６、７・・・吸気マニホールド
８・・・くさび形排気マニホールド
９・・・入口
１０・・・出口ノズル

Claims

第１および第２の過熱段の２つの管パッケージ、入口および排気マニホールド、および蒸気入口および出口のノズルを含む、垂直ケーシングの上部に位置する過熱器であって、
第１および第２の過熱段の２つの管パッケージが、その一方の管パッケージとケーシングの内側との間および他方の管パッケージとケーシングの内側との間にセグメント化された２つの吸気マニホールドが形成され、両方の管パッケージの間に10°〜90°の枢動角度を有するくさび形排気マニホールドが形成されるように、両方とも垂直方向に同じ高さで回転されており、蒸気出口ノズルがくさび形排気マニホールドとは反対側の垂直ケースに位置することを特徴とする過熱器。