JP2021076315A - Multi-tube condenser - Google Patents

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将太 津田
Shota Tsuda
将太 津田
晃 根本
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晃 根本
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Abstract

To provide a multi-tube condenser capable of securing condensation performance.SOLUTION: A multi-tube condenser 100 that condenses turbine exhaust steam discharged from a steam turbine with a cooling medium, comprises: a condenser body 110 that accepts the turbine exhaust steam; a tube bundle 123 having a plurality of cooling tubes arranged in parallel with each other in the condenser body 110 to serve as a flow path for the cooling medium; an air cooling unit 140 that collects non-condensed gas discharged in a tube bundle area where the tube bundle 123 is arranged; and an extraction pipe 142 that serves as a flow path for air from the air cooling unit 140. The plurality of air cooling units 140 is provided in one tube bundle area.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明の実施形態は、多管式復水器に関する。 Embodiments of the present invention relate to a multi-tube condenser.

火力・原子力などの蒸気タービン発電プラントにおける復水器は、蒸気タービンを回転させた後の蒸気を冷却して凝縮させることでタービンの背圧を真空に保ち、凝縮水を再びボイラー等に供給する役割を有する。一般的にこれらの復水器には、表面冷却式の多管式復水器が使用される。多管式復水器は、蒸気タービンからの排気蒸気が流入する本体胴と、本体胴内に収容される多数の冷却管と、本体胴に接続され冷却管に冷却水を供給する水室から主に構成される。 Condensers in steam turbine power plants such as thermal power and nuclear power keep the back pressure of the turbine in a vacuum by cooling and condensing the steam after rotating the steam turbine, and supply the condensed water to the boiler etc. again. Has a role. Generally, a surface-cooled multi-tube condenser is used for these condensers. The multi-tube condenser is from the main body to which the exhaust steam from the steam turbine flows in, the large number of cooling pipes housed in the main body, and the water chamber connected to the main body to supply cooling water to the cooling pipes. Mainly composed.

多管式復水器が凝縮能力を発揮するには、本体胴に収納される冷却管の外面を蒸気が徐々に凝縮されながらスムーズに滞留することなく管束の空気冷却部まで流れることが重要である。空気冷却部の下流側は、真空ポンプなどの非凝縮性ガス排出装置につながっており、空気冷却部には、外部からのインリークなどにより流入する空気を集めて排出する役割がある。 In order for the multi-tube condenser to exert its condensing capacity, it is important that steam gradually condenses on the outer surface of the cooling pipe housed in the main body and flows to the air cooling part of the tube bundle without staying smoothly. is there. The downstream side of the air cooling unit is connected to a non-condensable gas discharge device such as a vacuum pump, and the air cooling unit has a role of collecting and discharging the inflowing air due to an in-leak from the outside.

仮に、管束の空気冷却部以外で蒸気流れが悪くなると、その部分に空気などが滞留する。空気のような非凝縮性ガスは蒸気の凝縮を阻害するため、非凝縮性ガスが滞留する部分では蒸気の凝縮量が低下する。この結果、復水器の性能が低下してしまう。このため復水器の管束に関しては、冷却管を、流れが滞留しにくい配列とし、最適な位置に空気冷却部を配置することが重要である。 If the steam flow deteriorates in a part other than the air cooling part of the pipe bundle, air or the like stays in that part. Since a non-condensable gas such as air inhibits the condensation of vapor, the amount of vapor condensation decreases in the portion where the non-condensable gas stays. As a result, the performance of the condenser deteriorates. For this reason, it is important to arrange the cooling pipes in an arrangement that makes it difficult for the flow to stay in the condenser tube bundle, and to arrange the air cooling unit at the optimum position.

特開2017−187220号公報JP-A-2017-187220

復水器と連結する発電プラントのタービンは、鉛直下向きに蒸気を排出する下方排気型や、水平方向に蒸気を排出する軸流/側方排気型など様々な形式がある。その形式によってタービン排気出口部(復水器ダクト入口部)における蒸気流速分布や方向など流れ状態が異なる。また同一のタービンにおいても、季節に応じて海水の温度が変化することなどによる運転条件の変化や、スケールの付着などの経年的な劣化によって、流れ状態が変化する。 There are various types of turbines in power plants that are connected to the condenser, such as a downward exhaust type that discharges steam vertically downward and an axial flow / side exhaust type that discharges steam in the horizontal direction. The flow conditions such as the steam flow velocity distribution and direction at the turbine exhaust outlet (condenser duct inlet) differ depending on the type. Even in the same turbine, the flow state changes due to changes in operating conditions due to changes in seawater temperature depending on the season, and aging deterioration such as scale adhesion.

復水器の冷却管の配列の変更は基本的にできない。このため、タービン排気条件が大きく変化すると管束内で蒸気流れの滞留が生じ、復水器の本来の凝縮性能が発揮されなくなる可能性がある。 Basically, it is not possible to change the arrangement of the condenser cooling pipes. Therefore, if the turbine exhaust conditions change significantly, the steam flow may stay in the bundle of pipes, and the original condensing performance of the condenser may not be exhibited.

そこで本発明の実施形態は、凝縮性能を確保することができる多管式復水器を提供することを目的とする。 Therefore, an embodiment of the present invention aims to provide a multi-tube condenser capable of ensuring condensing performance.

上述の目的を達成するため、本実施形態に係る多管式復水器は、蒸気タービンから排出されるタービン排気蒸気を冷却媒体により凝縮する多管式復水器であって、前記タービン排気蒸気を受け入れる復水器本体と、前記復水器本体内に配されて前記冷却媒体の流路となり互いに並列に配される複数の冷却管を有する管束と、前記管束が配された管束領域にあって、排出する非凝縮ガスを集積する空気冷却部と、前記空気冷却部からの前記非凝縮ガスの流路となる抽出配管と、を備え、前記空気冷却部は、一つの前記管束領域において複数設けられている、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the multi-tube condenser according to the present embodiment is a multi-tube condenser that condenses the turbine exhaust steam discharged from the steam turbine with a cooling medium, and the turbine exhaust steam. It is located in the condenser main body that receives the gas, the pipe bundle having a plurality of cooling pipes arranged in the condenser main body and serving as a flow path of the cooling medium and arranged in parallel with each other, and the pipe bundle region in which the pipe bundle is arranged. The air cooling unit is provided with an air cooling unit for accumulating the discharged non-condensed gas and an extraction pipe serving as a flow path for the non-condensed gas from the air cooling unit. It is characterized in that it is provided.

第1の実施形態に係る多管式復水器の構成を示す立断面図である。It is a vertical sectional view which shows the structure of the multi-tube type condenser which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る多管式復水器の構成を示す図1のII−II線矢視断面図である。It is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1 showing the configuration of the multi-tube condenser according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る多管式復水器の内部の構成を示す図4のIII−III線矢視断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 4 showing the internal configuration of the multi-tube condenser according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る多管式復水器の内部の構成を示す図3のIV−IV線矢視断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 3 showing the internal configuration of the multi-tube condenser according to the first embodiment. 第2の実施形態に係る多管式復水器の内部の構成を示す横断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the multi-tube type condenser which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る多管式復水器の内部の構成を示す横断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the multi-tube type condenser which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係る側方排気方式の場合の多管式復水器の構成を示す横断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the multi-tube type condenser in the case of the side exhaust system which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施形態に係る側方排気方式の場合の多管式復水器の内部の構成を示す横断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the multi-tube type condenser in the case of the side exhaust system which concerns on 4th Embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る多管式復水器について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重畳する説明は省略する。 Hereinafter, the multi-tube condenser according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the parts that are the same as or similar to each other are designated by a common reference numeral, and the description of superimposition will be omitted.

[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る多管式復水器の構成を示す立断面図であり、図2は、図1のII−II線矢視断面図である。図1および図2は、下方排気方式の場合の多管式復水器100を示している。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of the multi-tube condenser according to the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1 and 2 show a multi-tube condenser 100 in the case of a downward exhaust system.

多管式復水器100は、蒸気タービン1から排出されるタービン排気蒸気を、たとえば海水などの冷却媒体により凝縮し、蒸気タービンの背圧を高真空に、すなわちたとえば、0.05気圧程度の、真空に近い低圧に維持する。ここで、蒸気タービン1は、回転部2を外部ケーシング3で収納しており、排気側の下方が、多管式復水器100に連通している。 In the multi-tube condenser 100, the turbine exhaust steam discharged from the steam turbine 1 is condensed by a cooling medium such as seawater, and the back pressure of the steam turbine is set to a high vacuum, that is, about 0.05 atm. Maintain a low pressure close to vacuum. Here, in the steam turbine 1, the rotating portion 2 is housed in the outer casing 3, and the lower part on the exhaust side communicates with the multi-tube condenser 100.

多管式復水器100は、復水器本体110、復水器本体110にタービン排気蒸気を案内する復水器ダクト105、および冷却構造120を有する。 The multi-tube condenser 100 has a condenser main body 110, a condenser duct 105 for guiding turbine exhaust steam to the condenser main body 110, and a cooling structure 120.

復水器ダクト105は、上端から下端に向けて、タービン軸に沿った方向およびこれに垂直な方向にそれぞれ拡がっている。 The condenser duct 105 extends from the upper end to the lower end in a direction along the turbine axis and in a direction perpendicular to the turbine axis.

復水器本体110は、上端が開放されて復水器ダクト105に接続された箱形の構造であり、タービン軸に沿って延びて互いに対向する2つの側胴112、タービン軸の方向とは垂直な方向に沿って設けられた端部板113、および底板114を有する。 The condenser main body 110 has a box-shaped structure in which the upper end is opened and connected to the condenser duct 105, and the two side cylinders 112 extending along the turbine shaft and facing each other, and the direction of the turbine shaft It has an end plate 113 and a bottom plate 114 provided along the vertical direction.

復水器本体110は、内部を高真空に維持するための容器であるとともに、タービン排気蒸気が冷却され凝縮した復水を回収する容器でもある。復水は、底板114とその周囲の側胴112および端部板113の下部により形成される復水器ホットウェルに一時貯留され、底板114の下側に取り付けられた復水出口部130を経由して、復水配管8により図示しない復水系に回収される。 The condenser main body 110 is a container for maintaining a high vacuum inside, and is also a container for recovering condensed condensate by cooling turbine exhaust steam. The condensate is temporarily stored in the condenser hot well formed by the bottom plate 114, the side body 112 around it, and the lower part of the end plate 113, and passes through the condensate outlet 130 attached to the underside of the bottom plate 114. Then, it is collected in a condensate system (not shown) by the condensate pipe 8.

端部板113は、入口側端部板113aと、出口側端部板113bとを有する。 The end plate 113 has an inlet side end plate 113a and an outlet side end plate 113b.

冷却構造120は、入口側水室121、出口側水室122、および複数の冷却管123を有する。 The cooling structure 120 has an inlet side water chamber 121, an outlet side water chamber 122, and a plurality of cooling pipes 123.

入口側水室121は、入口側端部板113aの外側に取り付けられた容器状の構造であり、下面に設けられた冷却水入口ノズル121aは、冷却媒体を供給する循環水入口配管5に接続されている。同様に、出口側水室122は、出口側端部板113bの外側に取り付けられた容器状の構造であり、下面に設けられた冷却水出口ノズル122aは、冷却媒体を排出する循環水出口配管6に接続されている。 The inlet side water chamber 121 has a container-like structure attached to the outside of the inlet side end plate 113a, and the cooling water inlet nozzle 121a provided on the lower surface is connected to the circulating water inlet pipe 5 for supplying the cooling medium. Has been done. Similarly, the outlet side water chamber 122 has a container-like structure attached to the outside of the outlet side end plate 113b, and the cooling water outlet nozzle 122a provided on the lower surface is a circulating water outlet pipe for discharging the cooling medium. It is connected to 6.

入口側端部板113aおよび出口側端部板113bは、それぞれ冷却管123と連通し、かつ冷却管123を支持するための貫通孔が形成された管板となっている。なお、このような形態に代わって、管板部分を別体で準備し、この管板部分を取り付けるための開口を、入口側端部板113aおよび出口側端部板113bに形成する構成でもよい。 The inlet side end plate 113a and the outlet side end plate 113b are pipe plates that communicate with the cooling pipe 123 and have through holes for supporting the cooling pipe 123, respectively. Instead of such a form, a tube plate portion may be prepared separately, and openings for attaching the tube plate portion may be formed in the inlet side end plate 113a and the outlet side end plate 113b. ..

複数の冷却管123のそれぞれは、蒸気タービン1の回転部2の回転軸2aに平行な方向に配列され、入口側端部板113aの管板と出口側端部板113bの管板をそれぞれ貫通して、入口側端部板113aの管板と出口側端部板113bの管板により両端を固定されている。また、複数の冷却管123のそれぞれは、互いに平行に配されて、タービン軸方向に互いに間隔を空けて設けられた管束支持板126により軸方向にスライド可能に支持されている。 Each of the plurality of cooling pipes 123 is arranged in a direction parallel to the rotating shaft 2a of the rotating portion 2 of the steam turbine 1, and penetrates the pipe plate of the inlet side end plate 113a and the pipe plate of the outlet side end plate 113b, respectively. Then, both ends are fixed by the pipe plate of the inlet side end plate 113a and the pipe plate of the outlet side end plate 113b. Further, each of the plurality of cooling pipes 123 is arranged in parallel with each other and is slidably supported in the axial direction by a pipe bundle support plate 126 provided at intervals in the turbine axial direction.

複数の冷却管123は、一つのグループである管束124を形成している。図2に示すように、この管束124が占有する領域を、以下、管束領域125と呼ぶものとする。 The plurality of cooling pipes 123 form a group of pipe bundles 124. As shown in FIG. 2, the area occupied by the tube bundle 124 is hereinafter referred to as a tube bundle area 125.

管束領域125内の冷却管123は、互いに所定の間隔をもって配されているが、相対的に間隔が広げられて流れをガイドする図示しない複数の流路が形成されている。 The cooling tubes 123 in the tube bundle region 125 are arranged at predetermined intervals from each other, but the intervals are relatively widened to form a plurality of flow paths (not shown) that guide the flow.

図3は、第1の実施形態に係る多管式復水器の内部の構成を示す図4のIII−III線矢視断面図であり、図4は、図3のIV−IV線矢視断面図である。なお、図4では、図が錯綜することを避けるために、包囲板141に包囲された冷却管123の図示を省略している。また、図3では、管束領域125内の全域に配される冷却管123の一部を表示している。 FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 4 showing the internal configuration of the multi-tube condenser according to the first embodiment, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. It is a sectional view. In addition, in FIG. 4, the illustration of the cooling pipe 123 surrounded by the surrounding plate 141 is omitted in order to avoid the drawing from being confused. Further, in FIG. 3, a part of the cooling pipe 123 arranged in the entire area in the pipe bundle region 125 is shown.

図1および図2内の上方に示される蒸気タービン1の回転部2は、通常、具体的には、それぞれの蒸気流量が等しい2つの低圧タービンであることから、上方からのタービン排気蒸気の流れは、図1の方向から見て左右対称である。したがって、このタービン排気蒸気を受け入れて冷却する管束領域125の断面形状も、左右対称となるように形成されている。 Since the rotating portion 2 of the steam turbine 1 shown in the upper part in FIGS. 1 and 2 is usually two low-pressure turbines having the same steam flow rate, the flow of turbine exhaust gas from above. Is symmetrical when viewed from the direction of FIG. Therefore, the cross-sectional shape of the pipe bundle region 125 that receives and cools the turbine exhaust steam is also formed to be symmetrical.

多管式復水器100は、空気抽出部140を備える。すなわち、復水器本体110の内部が真空に近い圧力であることから、外部から微量の空気がリークインしてくることは避けられない。このような空気をはじめとする非凝縮性ガスが、復水器本体110内に蓄積してタービン1の熱効率が低下することを避けるため、空気抽出部140により非凝縮性ガスを復水器本体110から、図示しない空気抽出機などに導く。 The multi-tube condenser 100 includes an air extraction unit 140. That is, since the pressure inside the condenser main body 110 is close to vacuum, it is inevitable that a small amount of air leaks in from the outside. In order to prevent such non-condensable gas such as air from accumulating in the condenser main body 110 and lowering the thermal efficiency of the turbine 1, the non-condensable gas is stored in the condenser main body by the air extraction unit 140. From 110, it leads to an air extractor or the like (not shown).

空気抽出部140は、包囲板141および抽出配管142を有する。 The air extraction unit 140 has a surrounding plate 141 and an extraction pipe 142.

包囲板141は、水平に設けられ冷却管123に沿って配されており、長手方向に分割された複数の要素を有する。それぞれの要素は、冷却水の入口側から順次、入口側端部板113a、複数の管束支持板126、および出口側端部板113bのそれぞれの間に配され、両端が固定されている。包囲板141のそれぞれの要素は、水平面に沿って長手方向に延びた中央板141bと、中央板141bに沿って延びて中央板141bの幅方向の両側に接続された2枚の対向板141aを有する。包囲板141の断面形状は、コの字形であり、下方に向かって開放されている。 The surrounding plate 141 is horizontally provided and arranged along the cooling pipe 123, and has a plurality of elements divided in the longitudinal direction. Each element is sequentially arranged between the inlet side end plate 113a, the plurality of pipe bundle support plates 126, and the outlet side end plate 113b from the inlet side of the cooling water, and both ends are fixed. Each element of the enclosing plate 141 consists of a central plate 141b extending longitudinally along the horizontal plane and two opposing plates 141a extending along the central plate 141b and connected to both sides of the central plate 141b in the width direction. Have. The cross-sectional shape of the surrounding plate 141 is U-shaped and is open downward.

抽出配管142は、それぞれの包囲板141に接続される空気冷却部出口配管142aと、2つの空気冷却部出口配管142aが接続した以降の集合管142bを有する。 The extraction pipe 142 has an air cooling unit outlet pipe 142a connected to each surrounding plate 141, and a collecting pipe 142b after the two air cooling unit outlet pipes 142a are connected.

空気冷却部出口配管142aは、それぞれの空気冷却部150の包囲板141の中央板141bを貫通して、包囲板141内に蓄積される空気などの非凝縮ガスを上方に導く。また、集合管142bは2つの空気冷却部出口配管142aに接続され、非凝縮ガスを外部の図示しない蒸気駆動の空気抽出機あるいは真空ポンプなどに導く。 The air cooling unit outlet pipe 142a penetrates the central plate 141b of the surrounding plate 141 of each air cooling unit 150, and guides the non-condensed gas such as air accumulated in the surrounding plate 141 upward. Further, the collecting pipe 142b is connected to two air cooling unit outlet pipes 142a, and guides the non-condensed gas to an external steam-driven air extractor or vacuum pump (not shown).

図4に示すように、抽出配管142が包囲板141と接続する軸方向の位置は、入口側端部板113aに近い位置である。すなわち、復水器本体110内のタービン排気による蒸気は飽和状態であることから、温度と圧力との関係が一対一となり、冷却水温度の低い入口側端部板113a側の方が、冷却水温度の高い出口側端部板113b側に比べて、飽和蒸気圧が低い。この結果、非凝縮性ガスの濃度は、入口側端部板113a側の方が出口側端部板113b側より相対的に高くなる。したがって、入口側端部板113aに近い位置の包囲板141内から非凝縮性ガスを抽出した方が効率的である。 As shown in FIG. 4, the axial position where the extraction pipe 142 is connected to the surrounding plate 141 is a position close to the inlet side end plate 113a. That is, since the steam from the turbine exhaust in the condenser main body 110 is in a saturated state, the relationship between the temperature and the pressure is one-to-one, and the cooling water is on the inlet side end plate 113a side where the cooling water temperature is low. The saturated vapor pressure is lower than that of the outlet side end plate 113b, which has a high temperature. As a result, the concentration of the non-condensable gas is relatively higher on the inlet side end plate 113a side than on the outlet side end plate 113b side. Therefore, it is more efficient to extract the non-condensable gas from the surrounding plate 141 located near the inlet side end plate 113a.

また、入口側端部板113aに近い位置から抽出した非凝縮性ガスは相対的に温度が低いので、タービン排気を含む非凝縮性ガスの比体積が相対的に小さく、その結果、流速が相対的に低くなることから、抽出配管142以降の流れによる圧力損失を小さくすることができる。この圧力損失を低く抑えることにより、上流側である多管式復水器100の圧力を低く抑えることができる。 Further, since the non-condensable gas extracted from the position near the inlet side end plate 113a has a relatively low temperature, the specific volume of the non-condensable gas including the turbine exhaust is relatively small, and as a result, the flow velocity is relative. Therefore, the pressure loss due to the flow after the extraction pipe 142 can be reduced. By suppressing this pressure loss to a low level, the pressure of the multi-tube condenser 100 on the upstream side can be suppressed to a low level.

多管式復水器100は、管束領域125内に配された2つの空気冷却部150を有する。それぞれの空気冷却部150は、包囲板141および包囲板141に包囲された複数の冷却管123を有する。 The multi-tube condenser 100 has two air cooling units 150 arranged within the tube bundle region 125. Each air cooling unit 150 has a surrounding plate 141 and a plurality of cooling pipes 123 surrounded by the surrounding plate 141.

図3に示すように、2つの空気冷却部150は、同じ管束領域125内に配されている。 As shown in FIG. 3, the two air cooling units 150 are arranged in the same tube bundle region 125.

図3において破線で示した管束領域125内には、互いに並列に複数の冷却管123が配されており、管束領域125の周囲から2つの空気冷却部150に向かって、図示しない複数の流路が形成されている。タービン排気蒸気は、管束領域125の周囲から、管束124に流入し、管束124に形成された複数の流路を中心に、冷却管123の間を、冷却管123内の冷却媒体と熱交換をしながら、それぞれの空気冷却部150に向かって流れる。 A plurality of cooling pipes 123 are arranged in parallel with each other in the tube bundle region 125 shown by a broken line in FIG. 3, and a plurality of flow paths (not shown) are arranged from the periphery of the tube bundle region 125 toward the two air cooling portions 150. Is formed. Turbine exhaust steam flows into the pipe bundle 124 from around the pipe bundle region 125, and exchanges heat with the cooling medium in the cooling pipe 123 between the cooling pipes 123 centering on a plurality of flow paths formed in the pipe bundle 124. While flowing toward each air cooling unit 150.

2つの空気冷却部150の高さ方向位置互いに一致しており、高さ方向に、管束領域125の中央の位置よりも低い位置に配されている。これは、管束領域125の周囲から流入するタービン排気蒸気の流れのうち、上方から流入するものと、下方から流入するものとでは、その流れの勢いが異なることによる。すなわち、上方から流入するものは、タービン1の排気の下方への流れに乗って直接流入するのに対して、下方からの流れは、管束領域125と側胴112との間の流路を抜けた後に上方に流れ方向を変えて流入するためである。すなわち、上方から管束124に流入した流れと、下方から管束124に流入した流れとが、互いに行合って停滞する淀み点の位置までの距離は、上方からの距離の方が下方からの距離に比べて長いためである。 The height positions of the two air cooling units 150 coincide with each other, and are arranged in the height direction at a position lower than the central position of the tube bundle region 125. This is because the momentum of the flow of the turbine exhaust steam flowing in from the periphery of the tube bundle region 125 differs between the flow flowing from above and the flow flowing in from below. That is, what flows in from above directly flows in along the downward flow of the exhaust gas of the turbine 1, whereas the flow from below passes through the flow path between the pipe bundle region 125 and the side body 112. This is because the flow direction is changed upward after the flow. That is, the distance from the upper side to the position of the stagnation point where the flow flowing into the pipe bundle 124 from above and the flow flowing into the pipe bundle 124 from the lower side meet each other and stagnate is the distance from the lower side. This is because it is longer than that.

また、2つの空気冷却部150は、水平方向にも、それぞれの管束領域125の水平方向の境界からの距離が互いに等しい位置に配されている。すなわち、管束領域125の仮想的な中央面から等しい距離の位置に配されている。この結果、空気冷却部125を含む管束領域125の断面形状も、左右対称となっている。 Further, the two air cooling units 150 are arranged at positions where the distances from the horizontal boundaries of the respective tube bundle regions 125 are equal to each other in the horizontal direction. That is, they are arranged at equal distances from the virtual central surface of the tube bundle region 125. As a result, the cross-sectional shape of the tube bundle region 125 including the air cooling unit 125 is also symmetrical.

なお、図3に示す断面図上で、管束領域125におけるそれぞれの空気冷却部150の位置は、管束領域125の周囲のそれぞれから管束124へ流入するタービン排気蒸気の流入角度、流入速度に基づいて決定される。すなわち、タービン排気蒸気のそれぞれの流れが管束124に流入し停滞するまでの状況を、解析あるいは模擬実験等により把握した上で、その結果に基づいて、淀み点すなわち流れが滞留する位置となるように空気冷却部150の位置を決定することにより、より高い冷却効率、凝縮性能を確保することができる。 In the cross-sectional view shown in FIG. 3, the position of each air cooling unit 150 in the tube bundle region 125 is based on the inflow angle and inflow speed of the turbine exhaust steam flowing into the tube bundle 124 from each around the tube bundle region 125. It is determined. That is, after grasping the situation until each flow of the turbine exhaust steam flows into the pipe bundle 124 and stagnates by analysis or a simulation experiment, the stagnation point, that is, the position where the flow stays is determined based on the result. By determining the position of the air cooling unit 150, higher cooling efficiency and condensation performance can be ensured.

また、空気冷却部150を複数設けることにより、空気排出の冗長性が向上する。すなわち、タービン排気状態が変化した場合でも計画性能から大きく変化することなく凝縮性能を維持することが可能になる。また、外部から空気のインリークが増加した場合に置いても性能低下への影響が小さくなる。 Further, by providing a plurality of air cooling units 150, the redundancy of air discharge is improved. That is, even if the turbine exhaust state changes, the condensation performance can be maintained without a significant change from the planned performance. Further, even if it is placed when the in-leakage of air from the outside increases, the influence on the performance deterioration becomes small.

さらに、空気冷却部150を複数設けることにより、一つの空気冷却部150に至る蒸気流量が低下し、蒸気の流速が遅くなることから、多管式復水器100における蒸気の流れの圧力損失が低減され、多管式復水器100内をより高真空とすることが可能になる。この結果、タービン効率が増加する。 Further, by providing a plurality of air cooling units 150, the steam flow rate to one air cooling unit 150 is reduced and the steam flow velocity is slowed down, so that the pressure loss of the steam flow in the multi-tube condenser 100 is reduced. It is reduced, and it becomes possible to make the inside of the multi-tube condenser 100 a higher vacuum. As a result, turbine efficiency increases.

[第2の実施形態]
図5は、第2の実施形態に係る多管式復水器の内部の構成を示す横断面図である。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the multi-tube condenser according to the second embodiment.

本実施形態においては、同じ管束領域125に、3つの空気冷却部150が設けられている。 In the present embodiment, three air cooling units 150 are provided in the same tube bundle region 125.

管束領域125の高さ方向の寸法に対する幅方向の寸法の比が、大きくなってくる場合には、横方向への流入経路が相対的に長くなってくるため、横方向からの流入量が低減し、冷却効率が低下する。本実施形態は、このような場合に、特に有効である。 When the ratio of the dimension in the width direction to the dimension in the height direction of the tube bundle region 125 becomes large, the inflow path in the lateral direction becomes relatively long, so that the inflow amount from the lateral direction is reduced. However, the cooling efficiency is reduced. This embodiment is particularly effective in such cases.

[第3の実施形態]
図6は、第3の実施形態に係る多管式復水器の内部の構成を示す横断面図である。図6は、2つの管束領域125a、125bが存在する場合に、管束領域125aおよび管束領域125bのそれぞれに、2つの空気冷却部150aおよび2つの空気冷却部150bが設けられている場合を示している。
[Third Embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the multi-tube condenser according to the third embodiment. FIG. 6 shows a case where two air cooling units 150a and two air cooling units 150b are provided in each of the pipe bundle region 125a and the pipe bundle region 125b when two pipe bundle regions 125a and 125b are present. There is.

2つの管束領域が存在するケースとしては、特に1つの管束領域では、水平方向の長さが広すぎる場合がある。 In the case where two tube bundle regions exist, the horizontal length may be too wide, especially in one tube bundle region.

2つの管束領域が存在するもう一つのケースとしては、一方の管束領域125a内の冷却管123内の冷却媒体の流れの向きと、他方の管束領域125b内の冷却管123内の流れの向きが、互いに逆の場合がある。このようなケースは、冷却管が、タービン軸に平行に配列されている場合に、一方のみの流れ方向では、2つの低圧タービンの排気蒸気を冷却する冷却媒体の温度が異なってしまうことによる影響が大きい場合に、有効である。 In another case where two tube bundle regions exist, the direction of the flow of the cooling medium in the cooling tube 123 in one tube bundle area 125a and the direction of the flow in the cooling tube 123 in the other tube bundle area 125b are , May be the opposite of each other. Such a case is affected by the fact that when the cooling pipes are arranged parallel to the turbine shaft, the temperatures of the cooling media that cool the exhaust steam of the two low-pressure turbines are different in the flow direction of only one of them. Is effective when is large.

このように、2つの管束領域125a、125bが存在する場合にも、それぞれに複数の空気冷却部を設けることにより、多管式復水器100の凝縮性能を確保することができる。 As described above, even when the two tube bundle regions 125a and 125b are present, the condensing performance of the multi-tube condenser 100 can be ensured by providing a plurality of air cooling portions for each.

[第4の実施形態]
図7は、第4の実施形態に係る側方排気方式の場合の多管式復水器の構成を示す横断面図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of a multi-tube condenser in the case of the side exhaust system according to the fourth embodiment.

図7で示す側方排気方式の場合は、多管式復水器101は蒸気タービン1の側方に配されている。このため、多管式復水器101の復水器ダクト105は、蒸気タービン1からのタービン排気蒸気が、横方向から多管式復水器101の管束領域125cに流入するような向きに配されている。 In the case of the side exhaust system shown in FIG. 7, the multi-tube condenser 101 is arranged on the side of the steam turbine 1. Therefore, the condenser duct 105 of the multi-tube condenser 101 is arranged so that the turbine exhaust steam from the steam turbine 1 flows into the tube bundle region 125c of the multi-tube condenser 101 from the lateral direction. Has been done.

図8は、第4の実施形態に係る側方排気方式の場合の多管式復水器の内部の構成を示す横断面図である。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the multi-tube condenser in the case of the side exhaust system according to the fourth embodiment.

管束領域125cは、蒸気タービン1からのタービン排気蒸気を受け入れる面積、すなわち、流れの向きに対して垂直な平面上の面積が大きくなるように形成されている。図8でいえば、管束領域125cの上下の長さが大きくなるように形成されている。 The tube bundle region 125c is formed so that the area for receiving the turbine exhaust steam from the steam turbine 1, that is, the area on the plane perpendicular to the flow direction is large. In FIG. 8, the tube bundle region 125c is formed so as to have a large vertical length.

このため、本実施形態においては、管束領域125cの幅広の方向、すなわち図8において、上下に、2つの空気冷却部150が設けられている。 Therefore, in the present embodiment, two air cooling units 150 are provided above and below in the wide direction of the tube bundle region 125c, that is, in FIG.

蒸気タービン1側から見た位置を、長手方向位置と呼ぶこととすると、2つの空気冷却部150の長手方向位置、水平方向の位置は、管束領域125cの蒸気タービン1側からの距離、たとえば、復水器本体110の復水器ダクト105との接続部からの距離が、第1ないし第3の実施形態と同様の理由で、互いに同じ位置にある。 Assuming that the position viewed from the steam turbine 1 side is called the longitudinal position, the longitudinal position and the horizontal position of the two air cooling units 150 are the distances from the steam turbine 1 side of the duct bundle region 125c, for example. The distance of the condenser main body 110 from the connection portion with the condenser duct 105 is the same as that of the first to third embodiments for the same reason.

また、2つの空気冷却部150の長手方向位置は、管束領域125の長手方向、すなわち水平方向の中央よりも、蒸気タービン1側とは反対側にある。 Further, the longitudinal positions of the two air cooling portions 150 are on the side opposite to the steam turbine 1 side from the longitudinal direction of the tube bundle region 125, that is, the center in the horizontal direction.

それぞれの空気冷却部の構成は、第1ないし第3の実施形態と同様であり、包囲板141は、下方に開放されている。 The configuration of each air cooling unit is the same as that of the first to third embodiments, and the surrounding plate 141 is opened downward.

以上のように、側方排気方式の場合においても、管束領域125cに複数の空気冷却部150を設けることにより、多管式復水器101の凝縮性能を確保することができる。 As described above, even in the case of the side exhaust system, the condensing performance of the multi-tube condenser 101 can be ensured by providing the plurality of air cooling units 150 in the pipe bundle region 125c.

[その他の実施形態]
以上、本発明の実施形態を説明したが、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。
[Other Embodiments]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention.

たとえば、図1では、冷却管123が、蒸気タービン1の回転部2の回転軸2aに平行な方向に配列されている場合を示しているが、これに限定されない。たとえば、図1の低圧給水加熱器4が伸びる方向に平行に配列されている場合であってもよい。なお、この場合は、入口側水室および出口側水室は、図1に示されたものとは、直交する方向、すなわち、図1の手前および奥の位置にそれぞれ配置される。 For example, FIG. 1 shows a case where the cooling pipes 123 are arranged in a direction parallel to the rotating shaft 2a of the rotating portion 2 of the steam turbine 1, but the present invention is not limited to this. For example, the low-pressure feed water heater 4 of FIG. 1 may be arranged in parallel in the extending direction. In this case, the inlet side water chamber and the outlet side water chamber are arranged in directions orthogonal to those shown in FIG. 1, that is, at positions in front of and behind FIG. 1, respectively.

また、実施形態では、管束領域の形状が、中央の仮想面に対して対称性のある形状の場合で、さらに空気冷却部も対称性のある位置に配されている場合を例にとって示したが、これに限定されない。すなわち、対称性を有しない形状の管束領域の場合であっても、そこに複数の空気冷却部を設置し、管束領域の周辺から流入する蒸気が滞留する領域が最も小さいように、それぞれの空気冷却部の位置を決定することにより、冷却効率、凝縮性能を最大にすることができる。 Further, in the embodiment, a case where the shape of the tube bundle region is symmetrical with respect to the central virtual surface and a case where the air cooling portion is also arranged at a symmetrical position is shown as an example. , Not limited to this. That is, even in the case of a tube bundle region having a shape that does not have symmetry, a plurality of air cooling units are installed there, and each air is installed so that the region in which the steam flowing in from the periphery of the pipe bundle region stays is the smallest. By determining the position of the cooling unit, the cooling efficiency and condensation performance can be maximized.

また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。たとえば、第3の実施形態に第2の実施形態の特徴を組み合わせてもよい。あるいは、第4の実施形態に、第2の実施形態の特徴または第3の実施形態、あるいは第2の実施形態の特徴および第3の実施形態の特徴を、それぞれ組み合わせてもよい。 Moreover, you may combine the features of each embodiment. For example, the features of the second embodiment may be combined with the third embodiment. Alternatively, the fourth embodiment may be combined with the features of the second embodiment or the third embodiment, or the features of the second embodiment and the features of the third embodiment, respectively.

また、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、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。 In addition, the embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention.

実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。 The embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and gist of the invention.

1…蒸気タービン、2…回転部、3…外部ケーシング、4…低圧給水加熱器、5…循環水入口配管、6…循環水出口配管、8…復水配管、100、101…多管式復水器、105…復水器ダクト、110…復水器本体、112…側胴、113…端部板、113a…入口側端部板、113b…出口側端部板、114…底板、120…冷却構造、121…入口側水室、121a…冷却水入口ノズル、122…出口側水室、122a…冷却水出口ノズル、123…冷却管、124…管束、125、125a、125b、125c…管束領域、126…管束支持板、130…復水出口部、140…空気抽出部、141…包囲板、141a…対向板、141b…中央板、142…抽出配管、142a…空気冷却部出口配管、142b…集合管、150、150a、150b…空気冷却部 1 ... Steam turbine, 2 ... Rotating part, 3 ... External casing, 4 ... Low pressure water supply heater, 5 ... Circulating water inlet pipe, 6 ... Circulating water outlet pipe, 8 ... Condensate pipe, 100, 101 ... Multi-pipe type Water device, 105 ... Condenser duct, 110 ... Condenser body, 112 ... Side body, 113 ... End plate, 113a ... Inlet side end plate, 113b ... Outlet side end plate, 114 ... Bottom plate, 120 ... Cooling structure, 121 ... inlet side water chamber, 121a ... cooling water inlet nozzle, 122 ... outlet side water chamber, 122a ... cooling water outlet nozzle, 123 ... cooling pipe, 124 ... pipe bundle, 125, 125a, 125b, 125c ... pipe bundle area , 126 ... Condensate support plate, 130 ... Condensate outlet, 140 ... Air extraction, 141 ... Surrounding plate, 141a ... Opposing plate, 141b ... Central plate, 142 ... Extraction pipe, 142a ... Air cooling outlet pipe, 142b ... Collecting pipe, 150, 150a, 150b ... Air cooling unit

Claims (5)

蒸気タービンから排出されるタービン排気蒸気を冷却媒体により凝縮する多管式復水器であって、
前記タービン排気蒸気を受け入れる復水器本体と、
前記復水器本体内に配されて前記冷却媒体の流路となり互いに並列に配される複数の冷却管を有する管束と、
前記管束が配された管束領域にあって、排出する非凝縮ガスを集積する空気冷却部と、
前記空気冷却部からの前記非凝縮ガスの流路となる抽出配管と、
を備え、
前記空気冷却部は、一つの前記管束領域において複数設けられている、
ことを特徴とする多管式復水器。
A multi-tube condenser that condenses turbine exhaust steam discharged from a steam turbine with a cooling medium.
The condenser body that receives the turbine exhaust steam and
A tube bundle having a plurality of cooling pipes arranged in the condenser main body to serve as a flow path for the cooling medium and arranged in parallel with each other.
In the tube bundle area where the tube bundle is arranged, an air cooling unit that collects the discharged non-condensed gas and
An extraction pipe that serves as a flow path for the non-condensed gas from the air cooling unit,
With
A plurality of the air cooling units are provided in one of the tube bundle regions.
A multi-tube condenser that features this.
前記空気冷却部は、前記入口側管板と出口側管板とに支持されて、下方に開放された包囲板を有し、
前記抽出配管の前記空気冷却部の前記包囲板からの取り出し位置は、前記入口側管板の近傍である、
ことを特徴とする請求項1に記載の多管式復水器。
The air cooling unit has a surrounding plate that is supported by the inlet side pipe plate and the outlet side pipe plate and is open downward.
The extraction position of the extraction pipe from the surrounding plate of the air cooling portion is in the vicinity of the inlet side pipe plate.
The multi-tube condenser according to claim 1.
前記復水器本体には前記複数の冷却管の入口側管板と出口側管板とが形成され、
前記入口側管板の外側に取り付けられた入口側水室と、
前記出口側管板の外側に取り付けられた出口側水室と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の多管式復水器。
The condenser main body is formed with an inlet side pipe plate and an outlet side pipe plate of the plurality of cooling pipes.
The inlet side water chamber attached to the outside of the inlet side pipe plate and
The outlet side water chamber attached to the outside of the outlet side pipe plate and
The multi-tube condenser according to claim 1 or 2, further comprising.
前記一つの前記管束領域について設けられている複数の前記空気冷却部は、前記管束領域における蒸気の流れが滞留する位置に配されている、ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の多管式復水器。 Any of claims 1 to 3, wherein the plurality of air cooling units provided for the one tube bundle region are arranged at positions where the steam flow stays in the tube bundle region. The multi-tube condenser described in item 1. 前記一つの前記管束領域において設けられている複数の前記空気冷却部は、
互いに前記蒸気タービン側からの距離が同一の長手方向位置に配されており、前記長手方向位置は、前記管束領域の長手方向の中央よりも前記蒸気タービン側とは反対側にある、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の多管式復水器。
The plurality of air cooling units provided in the one tube bundle region are
The distances from the steam turbine side are the same as each other, and the longitudinal position is on the side opposite to the steam turbine side from the center of the tube bundle region in the longitudinal direction.
The multi-tube condenser according to any one of claims 1 to 3, wherein the condenser is characterized in that.
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