JP2696124B2 - 蒸気タービン装置 - Google Patents
蒸気タービン装置Info
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- JP2696124B2 JP2696124B2 JP1261225A JP26122589A JP2696124B2 JP 2696124 B2 JP2696124 B2 JP 2696124B2 JP 1261225 A JP1261225 A JP 1261225A JP 26122589 A JP26122589 A JP 26122589A JP 2696124 B2 JP2696124 B2 JP 2696124B2
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- Japan
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- liquid
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
- F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
- F01K7/22—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type the turbines having inter-stage steam heating
- F01K7/223—Inter-stage moisture separation
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- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸気タービンに関し、より詳細には、ドレ
ン集液タンクから湿分分離加熱器ドレン・タンクへの予
備分離器の復水の移送効率を改善する装置に関する。
ン集液タンクから湿分分離加熱器ドレン・タンクへの予
備分離器の復水の移送効率を改善する装置に関する。
蒸気タービンの排気系統を通る蒸気流中に同伴された
液体を除去するために予備分離器を用いるのが有益であ
ることは周知である。原子力発電所において高圧タービ
ンの排気部と一若しくは二以上の湿分分離器又は湿分分
離加熱器とを連結する排気管（これは「クロスオーバ
管」と呼ばれる）の中には、もし予備分離器を用いなけ
ればエロージョンという重大な損傷の発生するものがあ
る。エロージョン発生の問題は幾つかの刊行物で詳しく
説明されている。特に、本発明者の一人であるシルベス
トリ（Silvestri）に付与された本出願人に譲渡された
米国特許第4,527,396号は、蒸気タービンの排気管内を
流れている湿分含有ガス流から、エロージョン発生の原
因となる同伴状態の液体を除去する湿分予備分離器を開
示している。かかる米国特許に記載されている発明は、
シルベストリ及びドレーパー（Draper）に付与され本出
願人に譲渡された米国特許第4,622,819号に記載されて
いるように、蒸気タービンの排気系統全体を流れる排気
流に同伴された液体を除去して蒸気タービン内の排気管
のエロージョンを減少させるという大規模な計画の一部
である。スイス（Swiss）型の湿分予備分離器にも、高
圧タービンを出た蒸気の湿分に起因してコロージョンが
発生するという問題があり、この湿分予備分離器は、ア
メリカ機械学会が加わった発電問題検討会議において提
出された論文である（論文番号:84−JPGC−Pwr−30）フ
ォン・ベーク（von Boekh）、ハットン（Hutton）及び
パトリック（Patric）共著「湿分分離器及び湿分予備分
離器の使用によるサイクル効率の改善（Moisture Separ
ator and Cycle Efficiency improve−ments by Instal
ling Moisture Preseparator）」に記載されている。
液体を除去するために予備分離器を用いるのが有益であ
ることは周知である。原子力発電所において高圧タービ
ンの排気部と一若しくは二以上の湿分分離器又は湿分分
離加熱器とを連結する排気管（これは「クロスオーバ
管」と呼ばれる）の中には、もし予備分離器を用いなけ
ればエロージョンという重大な損傷の発生するものがあ
る。エロージョン発生の問題は幾つかの刊行物で詳しく
説明されている。特に、本発明者の一人であるシルベス
トリ（Silvestri）に付与された本出願人に譲渡された
米国特許第4,527,396号は、蒸気タービンの排気管内を
流れている湿分含有ガス流から、エロージョン発生の原
因となる同伴状態の液体を除去する湿分予備分離器を開
示している。かかる米国特許に記載されている発明は、
シルベストリ及びドレーパー（Draper）に付与され本出
願人に譲渡された米国特許第4,622,819号に記載されて
いるように、蒸気タービンの排気系統全体を流れる排気
流に同伴された液体を除去して蒸気タービン内の排気管
のエロージョンを減少させるという大規模な計画の一部
である。スイス（Swiss）型の湿分予備分離器にも、高
圧タービンを出た蒸気の湿分に起因してコロージョンが
発生するという問題があり、この湿分予備分離器は、ア
メリカ機械学会が加わった発電問題検討会議において提
出された論文である（論文番号:84−JPGC−Pwr−30）フ
ォン・ベーク（von Boekh）、ハットン（Hutton）及び
パトリック（Patric）共著「湿分分離器及び湿分予備分
離器の使用によるサイクル効率の改善（Moisture Separ
ator and Cycle Efficiency improve−ments by Instal
ling Moisture Preseparator）」に記載されている。
排気系統から分離された湿分は典型的には、先ず集液
タンクに導かれ、次に湿分分離加熱器ドレン・タンクに
導かれる。湿分予備分離器を既存の原子力発電所の蒸気
タービン装置に組み込む主な理由は、湿分分離加熱器に
おける分離段階のドレイン系統の混乱状態を回避するこ
とにある。通例としてタービン排気部に近接して配置さ
れる湿分予備分離器の動作圧力は湿分分離加熱器からの
ドレイン・ラインの動作圧力よりも高いことが判明して
いる。圧力差はタービン排気圧の約２％〜３％である。
また、予備分離器の内壁と排気スノート（snout）又は
クロスオーバ管壁との間に位置する予備分離器集水区域
内で蒸気の速度が大きくなって圧力が回復することが立
証されている。この現象により圧力差がタービン排気圧
の４％まで増大する場合がある。
タンクに導かれ、次に湿分分離加熱器ドレン・タンクに
導かれる。湿分予備分離器を既存の原子力発電所の蒸気
タービン装置に組み込む主な理由は、湿分分離加熱器に
おける分離段階のドレイン系統の混乱状態を回避するこ
とにある。通例としてタービン排気部に近接して配置さ
れる湿分予備分離器の動作圧力は湿分分離加熱器からの
ドレイン・ラインの動作圧力よりも高いことが判明して
いる。圧力差はタービン排気圧の約２％〜３％である。
また、予備分離器の内壁と排気スノート（snout）又は
クロスオーバ管壁との間に位置する予備分離器集水区域
内で蒸気の速度が大きくなって圧力が回復することが立
証されている。この現象により圧力差がタービン排気圧
の４％まで増大する場合がある。
この圧力差が予備分離器ドレンと湿分分離加熱器（以
下、「MSR」ともいう。）ドレンとの間で２〜４％であ
るとすれば、予備分離器ドレン・集液タンクと湿分分離
加熱器ドレン・タンクとを直結すると、フラッシングが
発生してMSRの排水能力が損なわれ、換言すると、水蒸
気ポケットによりドレン管が閉塞し、このためドレン流
体の体積が増してドレンの流量が減少することがある。
水蒸気ポケットの発生・消滅の際の排出流体の膨張・収
縮によりキャビテーションが生じて激しい機械的応力が
システムのハードウェアに加わる。予備分離器系統のド
レン中にフラッシングが発生すると、MSRドレン・タン
ク内の振動状態の液体レベルの振幅が大きくなるのでフ
ラッシングの発生を検知できる。
下、「MSR」ともいう。）ドレンとの間で２〜４％であ
るとすれば、予備分離器ドレン・集液タンクと湿分分離
加熱器ドレン・タンクとを直結すると、フラッシングが
発生してMSRの排水能力が損なわれ、換言すると、水蒸
気ポケットによりドレン管が閉塞し、このためドレン流
体の体積が増してドレンの流量が減少することがある。
水蒸気ポケットの発生・消滅の際の排出流体の膨張・収
縮によりキャビテーションが生じて激しい機械的応力が
システムのハードウェアに加わる。予備分離器系統のド
レン中にフラッシングが発生すると、MSRドレン・タン
ク内の振動状態の液体レベルの振幅が大きくなるのでフ
ラッシングの発生を検知できる。
フラッシングの問題の解決策の一つとして、予備分離
器からのドレン・ラインの諸部分に設けられる断熱材を
省いて水温を下げ、望ましくは、MSRドレン・タンクに
おける圧力差を減少させている。しかしながら、このよ
うな方式は全体的には有効ではない。その理由は、MSR
ドレン・タンク内の液体レベルの増大した振幅が断熱材
の除去にもかかわらずタービン装置の高レベルのトリッ
プ設定値に近くなることが観察されている。さらに、こ
の方式は経済的な面で欠点がある。すなわち、プラント
の熱効率が低下すると共にプラントの冷却通気系統にお
ける負荷が増大する。
器からのドレン・ラインの諸部分に設けられる断熱材を
省いて水温を下げ、望ましくは、MSRドレン・タンクに
おける圧力差を減少させている。しかしながら、このよ
うな方式は全体的には有効ではない。その理由は、MSR
ドレン・タンク内の液体レベルの増大した振幅が断熱材
の除去にもかかわらずタービン装置の高レベルのトリッ
プ設定値に近くなることが観察されている。さらに、こ
の方式は経済的な面で欠点がある。すなわち、プラント
の熱効率が低下すると共にプラントの冷却通気系統にお
ける負荷が増大する。
或る種の蒸気タービン装置では、MSRドレン・タンク
が予備分離器用集液タンクの上方に位置している場合、
液体を予備分離器ドレン・集液タンクから直接、MSRド
レン・タンクに導くことは容易ではない。予備分離器ド
レン水は通常は水蒸気で飽和している。予備分離器ドレ
ン水をたとえ上方へ流しても、２〜４％の圧力差がある
ためにフラッシングが生じる。さらに、MSRドレン・タ
ンクは、MSRドレン・ライン内に設けられていて、予備
分離器ドレン液をMSR出口ドレン・ライン内に導くと非
作動状態になるタンク内液体レベル調節装置、例えば、
弁を有するのが良い。かかる構成では、別法として、予
備分離器ドレン・タンクからの液体を、レベル制御装置
が連結された加熱器に導くことが考えられる。このため
には加熱器のシェルに穴を穿孔すると共に管口部に溶接
作業を施さなければならない。しかしながら、圧力容器
に関する法律及び原子力規制委員会（NRC）の規制によ
り、かかる溶接のＸ線検査及び加熱器の静水圧試験を実
施しなければならなくなることは殆ど確実である。これ
らの試験は費用がかかり、しかも実施不可能な場合が多
い。
が予備分離器用集液タンクの上方に位置している場合、
液体を予備分離器ドレン・集液タンクから直接、MSRド
レン・タンクに導くことは容易ではない。予備分離器ド
レン水は通常は水蒸気で飽和している。予備分離器ドレ
ン水をたとえ上方へ流しても、２〜４％の圧力差がある
ためにフラッシングが生じる。さらに、MSRドレン・タ
ンクは、MSRドレン・ライン内に設けられていて、予備
分離器ドレン液をMSR出口ドレン・ライン内に導くと非
作動状態になるタンク内液体レベル調節装置、例えば、
弁を有するのが良い。かかる構成では、別法として、予
備分離器ドレン・タンクからの液体を、レベル制御装置
が連結された加熱器に導くことが考えられる。このため
には加熱器のシェルに穴を穿孔すると共に管口部に溶接
作業を施さなければならない。しかしながら、圧力容器
に関する法律及び原子力規制委員会（NRC）の規制によ
り、かかる溶接のＸ線検査及び加熱器の静水圧試験を実
施しなければならなくなることは殆ど確実である。これ
らの試験は費用がかかり、しかも実施不可能な場合が多
い。
かくして、本発明の主目的は、フラッシング発生の恐
れ無く液体を予備分離器ドレン管からMSRに導く有効且
つ経済的であり、しかも湿分予備分離器ドレンのレトロ
フィットによる取付けを含むレトロフィット用途に適し
た方法及び装置を提供することにある。
れ無く液体を予備分離器ドレン管からMSRに導く有効且
つ経済的であり、しかも湿分予備分離器ドレンのレトロ
フィットによる取付けを含むレトロフィット用途に適し
た方法及び装置を提供することにある。
この目的に鑑みて、本発明の要旨は、蒸気タービン排
気部と少なくとも一つの湿分分離器ドレン・タンクとの
間の排気用配管のエロージョンを防止する湿分予備分離
器ドレン系統を有し、前記ドレン系統が、湿分分離器ド
レン・タンクの上流側に位置していてタービン排気部か
らの排気蒸気から除去された予備分離器ドレン液を集め
る集液タンクへ開口しているドレン管及び集液タンクを
出た予備分離器ドレン液のフラッシング防止手段を有す
るよう構成された蒸気タービン装置において、液体を集
液タンクから吸い込むエダクタ手段が集液タンクと湿分
分離器ドレン・タンクとの間に配置され、集液タンク内
の液体よりも温度が低く圧力が高い作動流体の源がエダ
クタ手段に連結され、液体を集液タンクからエダクタ手
段に送り込む第１の管手段が設けられ、エダクタ手段か
ら排出された液体を湿分分離器ドレン・タンクに送り込
む第２の管手段が設けられ、エダクタ手段内への前記作
動流体の流量を制御する制御手段が設けられていること
を特徴とする蒸気タービン装置にある。
気部と少なくとも一つの湿分分離器ドレン・タンクとの
間の排気用配管のエロージョンを防止する湿分予備分離
器ドレン系統を有し、前記ドレン系統が、湿分分離器ド
レン・タンクの上流側に位置していてタービン排気部か
らの排気蒸気から除去された予備分離器ドレン液を集め
る集液タンクへ開口しているドレン管及び集液タンクを
出た予備分離器ドレン液のフラッシング防止手段を有す
るよう構成された蒸気タービン装置において、液体を集
液タンクから吸い込むエダクタ手段が集液タンクと湿分
分離器ドレン・タンクとの間に配置され、集液タンク内
の液体よりも温度が低く圧力が高い作動流体の源がエダ
クタ手段に連結され、液体を集液タンクからエダクタ手
段に送り込む第１の管手段が設けられ、エダクタ手段か
ら排出された液体を湿分分離器ドレン・タンクに送り込
む第２の管手段が設けられ、エダクタ手段内への前記作
動流体の流量を制御する制御手段が設けられていること
を特徴とする蒸気タービン装置にある。
ベンチュリーの原理を利用するエダクタはポンプとし
て働いて液体の圧力を増大させると共に液体を一段と冷
却する。作動流体は一又は二以上のタービン給水加熱器
の排出部から取り出される加圧状態の復水である。給水
加熱器の加圧状態の復水は通常は集液タンク内の水より
も低温である。エダクタは復水と集液タンクの水を混合
し、それにより集液タンクの水よりも５〜10℃低いエダ
クタ排出水を生ぜしめる。低温のエダクタ排出水は、フ
ラッシングの恐れが乗じる前に、圧力がタービン排気圧
の13〜20％減少している。
て働いて液体の圧力を増大させると共に液体を一段と冷
却する。作動流体は一又は二以上のタービン給水加熱器
の排出部から取り出される加圧状態の復水である。給水
加熱器の加圧状態の復水は通常は集液タンク内の水より
も低温である。エダクタは復水と集液タンクの水を混合
し、それにより集液タンクの水よりも５〜10℃低いエダ
クタ排出水を生ぜしめる。低温のエダクタ排出水は、フ
ラッシングの恐れが乗じる前に、圧力がタービン排気圧
の13〜20％減少している。
予備分離器ドレン水の集液タンクは、予備分離器のド
レン水が液中で集液タンク内へ流入するような最小の水
レベルの維持のためタンク内部に突出した排出ラインを
有する。このような構成により、蒸気が予備分離器ドレ
ン管を逆流するのが阻止される。また、本発明の装置
は、少量の加熱器復水を集液タンク内へスプレーしてド
レンを僅かに冷却する。その目的は、集液タンクとエダ
クタとの間のライン中でフラッシングが生じないように
する追加のマージンを得ることにある。
レン水が液中で集液タンク内へ流入するような最小の水
レベルの維持のためタンク内部に突出した排出ラインを
有する。このような構成により、蒸気が予備分離器ドレ
ン管を逆流するのが阻止される。また、本発明の装置
は、少量の加熱器復水を集液タンク内へスプレーしてド
レンを僅かに冷却する。その目的は、集液タンクとエダ
クタとの間のライン中でフラッシングが生じないように
する追加のマージンを得ることにある。
本発明は、予備分離器からのドレン水の冷却のための
エダクタの断熱材の除去をしなくても、従来型ドレン系
統の出力損失と比べ、プラントの熱効率が全体的に増す
という利点がある。別の利点として、ドレン集液タンク
の下流側に位置する予備分離器の配管系統のサイズを小
さくできる。エダクタを用いない従来型装置では、フラ
ッシング防止のためドレン・ラインの直径を12〜16イン
チにする必要があるが、エダクタを用いると、ドレン・
ラインの直径を６インチまで細くすることが可能であ
り、その結果、予備分離器系統の価格及び取付け費が著
しく節約できる。
エダクタの断熱材の除去をしなくても、従来型ドレン系
統の出力損失と比べ、プラントの熱効率が全体的に増す
という利点がある。別の利点として、ドレン集液タンク
の下流側に位置する予備分離器の配管系統のサイズを小
さくできる。エダクタを用いない従来型装置では、フラ
ッシング防止のためドレン・ラインの直径を12〜16イン
チにする必要があるが、エダクタを用いると、ドレン・
ラインの直径を６インチまで細くすることが可能であ
り、その結果、予備分離器系統の価格及び取付け費が著
しく節約できる。
本発明の内容は、添付の図面に例示的に示すに過ぎな
い好ましい実施例の以下の説明を読むと一層容易に明ら
かになろう。
い好ましい実施例の以下の説明を読むと一層容易に明ら
かになろう。
原子力発電所の蒸気タービン装置における湿分予備分
離器ドレン系統10の典型的な従来型構成が第１図に概略
的に示されている。湿分含有排出蒸気から分離された液
体はタービン排気ノズル12から出て集液タンク14に流入
する。典型的には、高圧蒸気タービンは少なくとも２つ
の蒸気排気ノズル又はスノート12を有し、各ノズル12
は、液体を排出ノズル12から一又は二本以上のドレン・
ライン13を通って集液タンク14内へ送り込む複数の予備
分離器ポートを有する。集液タンク14にはベント16が設
けられており、運転状態の移行の際に生じた水蒸気が、
このベント16を通り、ベント・ライン15及び抽気ライン
17を経て第２ポイントの給水加熱器18に導かれる。図示
のドレン系統は、ノズル12から種々の蒸気ライン及びク
ロスオーバ管21を経て排出蒸気を受け入れるよう連結さ
れた多数の湿分分離加熱器（以下、「MSR」ともいう）1
9を有する。
離器ドレン系統10の典型的な従来型構成が第１図に概略
的に示されている。湿分含有排出蒸気から分離された液
体はタービン排気ノズル12から出て集液タンク14に流入
する。典型的には、高圧蒸気タービンは少なくとも２つ
の蒸気排気ノズル又はスノート12を有し、各ノズル12
は、液体を排出ノズル12から一又は二本以上のドレン・
ライン13を通って集液タンク14内へ送り込む複数の予備
分離器ポートを有する。集液タンク14にはベント16が設
けられており、運転状態の移行の際に生じた水蒸気が、
このベント16を通り、ベント・ライン15及び抽気ライン
17を経て第２ポイントの給水加熱器18に導かれる。図示
のドレン系統は、ノズル12から種々の蒸気ライン及びク
ロスオーバ管21を経て排出蒸気を受け入れるよう連結さ
れた多数の湿分分離加熱器（以下、「MSR」ともいう）1
9を有する。
集液タンク14から予備分離液が湿分分離加熱器ドレン
・タンク20内へ導かれるが、ドレン・タンク中への流量
は逆止弁22によって制御される。
・タンク20内へ導かれるが、ドレン・タンク中への流量
は逆止弁22によって制御される。
本発明のドレン系統101のエダクタ部分103が第２図に
概略的に示されている。エダクタはベルヌーイの定理か
ら導かれる周知のベチュリー効果を発揮するよう働く。
エダクタ102はノズル110を備えたノズル端部104を有
し、矢印V1で示された作動流体はノズル110を通ってエ
ダクタ102内へ注入されてディフューザ116に向かう。作
動流体は一又は二以上の加熱器（図示せず）の排液であ
る高圧状態の復水である。矢印VSで示された予備分離器
集液タンクのドレン液である吸込み流体は、作動流体に
同伴されてノズル端部104における本体112に設けられた
入口114を通ってエダクタ102に流入する。作動流体及び
吸込み流体はディフューザ116の同伴部118内で合流して
運動量を互いに交換するが、かかるディフューザでは本
体112は細くなった喉部120までテーパしている。合流し
た状態で同伴部118を通る流体の流れは矢印VNで示され
ている。喉部120において、矢印VTで示された合流状態
の流体は共通の速度に達し、即ち、作動流体は減速され
るが吸込み流体は増速される。エダクタ102の最後の部
分124は喉部120よりも大径の出口126まで逆テーパして
いる。この最後の部分124では、合流状態の流体の速度
はテーパの度合いに応じて減少する。出口126は矢印V2
で示された合流状態の流体を、吸込み流体VSよりも低温
且つ高圧でライン140′内へ送り込む。エダクタ内で吸
込み流体と作動流体が互いに運動量を交換し、これによ
り作動流体V1と吸込み流体VSとの間で熱及び圧力が交換
されるが、これは実質的にエダクタ102の下流側でのフ
ラッシングの恐れを減少させる。
概略的に示されている。エダクタはベルヌーイの定理か
ら導かれる周知のベチュリー効果を発揮するよう働く。
エダクタ102はノズル110を備えたノズル端部104を有
し、矢印V1で示された作動流体はノズル110を通ってエ
ダクタ102内へ注入されてディフューザ116に向かう。作
動流体は一又は二以上の加熱器（図示せず）の排液であ
る高圧状態の復水である。矢印VSで示された予備分離器
集液タンクのドレン液である吸込み流体は、作動流体に
同伴されてノズル端部104における本体112に設けられた
入口114を通ってエダクタ102に流入する。作動流体及び
吸込み流体はディフューザ116の同伴部118内で合流して
運動量を互いに交換するが、かかるディフューザでは本
体112は細くなった喉部120までテーパしている。合流し
た状態で同伴部118を通る流体の流れは矢印VNで示され
ている。喉部120において、矢印VTで示された合流状態
の流体は共通の速度に達し、即ち、作動流体は減速され
るが吸込み流体は増速される。エダクタ102の最後の部
分124は喉部120よりも大径の出口126まで逆テーパして
いる。この最後の部分124では、合流状態の流体の速度
はテーパの度合いに応じて減少する。出口126は矢印V2
で示された合流状態の流体を、吸込み流体VSよりも低温
且つ高圧でライン140′内へ送り込む。エダクタ内で吸
込み流体と作動流体が互いに運動量を交換し、これによ
り作動流体V1と吸込み流体VSとの間で熱及び圧力が交換
されるが、これは実質的にエダクタ102の下流側でのフ
ラッシングの恐れを減少させる。
第３図は、本発明の教示を具体化した湿分予備分離器
ドレン系統101の概略線図である。このドレン系統は、
エダクタ装置が設けられていることを除けば第１図のも
のと同一である。エダクタ102は集液タンク14′と逆止
弁22′との間のライン中に位置した状態で示されてい
る。作動流体V1は、ポンプ100として示された高圧水供
給源から導かれる。なお、十分な圧力及び温度の流体を
供給する他形式の源も以下に説明するようにタービン装
置内で利用できる。
ドレン系統101の概略線図である。このドレン系統は、
エダクタ装置が設けられていることを除けば第１図のも
のと同一である。エダクタ102は集液タンク14′と逆止
弁22′との間のライン中に位置した状態で示されてい
る。作動流体V1は、ポンプ100として示された高圧水供
給源から導かれる。なお、十分な圧力及び温度の流体を
供給する他形式の源も以下に説明するようにタービン装
置内で利用できる。
作動流体V1の流量は２つの弁、即ち遮断弁130とそれ
に続いて配置された制御弁132によってエダクタ102の上
流側で制御される。弁130,132は集液タンク14′内の水
位に応じて制御される（第５図のレベル制御装置である
センサ150を参照）。制御装置134は集液タンク14′内に
おける所望の水位を維持するように弁130,132を動作さ
せる。水位は、水がタンクから溢れて排気系統内へ逆流
しないように、また、蒸気を分離系統内へ引き込むほど
低くならないように選択されている。好ましくは、作動
流体V1は、他の加熱器ドレンを流出させる加熱器の主復
水用排出部、又はもう一つの加熱器（ポンプ100の代わ
り）からのドレンを先へ圧送する加熱器の排出部の何れ
かから得られる。何れの場合でも、加熱器の排液は予備
分離器集液タンク流体よりも高い圧力ヘッドを有するこ
とになる。何れにしても加熱器の排液はその次の到達先
である第２ポイント加熱器までは従来通り圧送する必要
がある。この排液のうち幾分かを引き出してエダクタの
作動流体として用いても、動力損失は比較的僅かであ
り、この動力損失分は、本明細書において一層明らかに
なるように、動力プラント全体の他の構成要素に対する
要求を減じることにより十二分に相殺される。
に続いて配置された制御弁132によってエダクタ102の上
流側で制御される。弁130,132は集液タンク14′内の水
位に応じて制御される（第５図のレベル制御装置である
センサ150を参照）。制御装置134は集液タンク14′内に
おける所望の水位を維持するように弁130,132を動作さ
せる。水位は、水がタンクから溢れて排気系統内へ逆流
しないように、また、蒸気を分離系統内へ引き込むほど
低くならないように選択されている。好ましくは、作動
流体V1は、他の加熱器ドレンを流出させる加熱器の主復
水用排出部、又はもう一つの加熱器（ポンプ100の代わ
り）からのドレンを先へ圧送する加熱器の排出部の何れ
かから得られる。何れの場合でも、加熱器の排液は予備
分離器集液タンク流体よりも高い圧力ヘッドを有するこ
とになる。何れにしても加熱器の排液はその次の到達先
である第２ポイント加熱器までは従来通り圧送する必要
がある。この排液のうち幾分かを引き出してエダクタの
作動流体として用いても、動力損失は比較的僅かであ
り、この動力損失分は、本明細書において一層明らかに
なるように、動力プラント全体の他の構成要素に対する
要求を減じることにより十二分に相殺される。
第４図は、２種類のエダクタの性能特性を、縦軸に種
々のレベルの有効吸込みヘッド（NPSH）、横軸に種々の
効率係数を取った状態で示す図である。エダクタの性能
データはカラシック（Karassik）、クルッチ（Krutzc
h）、フレーザー（Fraser）及びメッシーナ（Messina）
編集の「ポンプ・ハンドブック（Pump Handbook）」
（マッグローヒル社、1976年刊行）から抜粋している。
かかる文献に公表されたデータによれば、エダクタにお
ける吸込み流体と作動流体の圧力に応じて3.5〜６ポン
ドの吸込み流体を１ポンドの作動流体により圧送でき
る。これらのデータから、一又は二以上のタービン加熱
器からの加圧状態の復水である作動流体V1と予備分離器
ドレンである集液タンク内の流体VSとを混合すればエダ
クタの水V2は集液タンク内の液体よりも５〜10℃低くな
ることが予想される。出口126における排液V2は、フラ
ッシング前に13〜21％の圧力低下が得られる。
々のレベルの有効吸込みヘッド（NPSH）、横軸に種々の
効率係数を取った状態で示す図である。エダクタの性能
データはカラシック（Karassik）、クルッチ（Krutzc
h）、フレーザー（Fraser）及びメッシーナ（Messina）
編集の「ポンプ・ハンドブック（Pump Handbook）」
（マッグローヒル社、1976年刊行）から抜粋している。
かかる文献に公表されたデータによれば、エダクタにお
ける吸込み流体と作動流体の圧力に応じて3.5〜６ポン
ドの吸込み流体を１ポンドの作動流体により圧送でき
る。これらのデータから、一又は二以上のタービン加熱
器からの加圧状態の復水である作動流体V1と予備分離器
ドレンである集液タンク内の流体VSとを混合すればエダ
クタの水V2は集液タンク内の液体よりも５〜10℃低くな
ることが予想される。出口126における排液V2は、フラ
ッシング前に13〜21％の圧力低下が得られる。
第５図は、ドレン・ライン13が孔13′を貫通して水中
で嵌入するに十分な高さに水位142を保つためタンク1
4′内で上方へ突出した排出管140を備えた集液タンク1
4′を示している。この本発明の特徴により、ドレン・
ライン13を通る望ましくない蒸気の逆流が防止される。
小径のベント・ライン144が、下流側のクロスオーバ管
（図示せず）に連絡する状態でタンク14′の頂部に示さ
れている。センサ150が水位142を検知して制御装置134
を動作させてエダクタ102内への作動流体V1の流量を制
御する。
で嵌入するに十分な高さに水位142を保つためタンク1
4′内で上方へ突出した排出管140を備えた集液タンク1
4′を示している。この本発明の特徴により、ドレン・
ライン13を通る望ましくない蒸気の逆流が防止される。
小径のベント・ライン144が、下流側のクロスオーバ管
（図示せず）に連絡する状態でタンク14′の頂部に示さ
れている。センサ150が水位142を検知して制御装置134
を動作させてエダクタ102内への作動流体V1の流量を制
御する。
本発明は、もう一つの特徴として、加熱器の排液であ
る少量の低温復水を集液タンク14′内へスプレーしてド
レン・ライン13を予め僅かに冷却し、それにより集液タ
ンク14′とエダクタ102との間の排出管140内におけるフ
ラッシン防止のマージンを一段と大きく取る手段を有す
る。かかるスプレーに用いる流体は、制御弁146により
タンク14′に連結された作動流体源、例えばポンプ100
から得られる。スプレー・ヘッド148をタンク14′内に
位置させた状態で水ライン149により弁146に連結するの
が良い。上述の本発明の構成により得られる圧力差は、
このスプレーの利用により予備分離器ドレンの集液タン
ク14′の内容物の飽和温度を0.35kg/cm2だけ低下させる
ことに基づいて計算される。
る少量の低温復水を集液タンク14′内へスプレーしてド
レン・ライン13を予め僅かに冷却し、それにより集液タ
ンク14′とエダクタ102との間の排出管140内におけるフ
ラッシン防止のマージンを一段と大きく取る手段を有す
る。かかるスプレーに用いる流体は、制御弁146により
タンク14′に連結された作動流体源、例えばポンプ100
から得られる。スプレー・ヘッド148をタンク14′内に
位置させた状態で水ライン149により弁146に連結するの
が良い。上述の本発明の構成により得られる圧力差は、
このスプレーの利用により予備分離器ドレンの集液タン
ク14′の内容物の飽和温度を0.35kg/cm2だけ低下させる
ことに基づいて計算される。
上述のように、本発明の装置を既存の原子力発電所の
蒸気タービン発電装置に組み込むと、発電装置の電力出
力が僅かに低下する。この電力出力の低下は、加熱器の
ドレン構成、作動流体の供給圧力、エダクタ集液タンク
の水圧からの排出圧力、及びMSRドレン・タンクの高さ
位置に応じてまちまちである。作動流体を28kg/cm2で用
いる装置では、電力出力の損失分は計算によれば、加熱
器ドレンを全て流出させるサイクルにおいて加熱器から
の復水につき、総出力が1,154,745kWのうち117kW〜200k
Wである。加熱器により一又は二以上の他の加熱器から
の排液を先の方へ圧送する異なるサイクル態様について
は、電力の損失分は29kW〜34kWになる。このような電力
損失は、エダクタを用いず、ドレン・ラインから断熱材
を除去して予備分離器ドレン液を冷却することを意図し
た従来型ドレン系統の場合の電力損失が106kWであるの
と比べると取るに足りない量である。従来型ドレン系統
についての電力損失の計算値は、プラントの通気装置に
加わる負荷の増大及び非断熱状態のドレン・ラインから
の熱の消散により冷却の増強に応じて大きくなり、ま
た、かかる電力損失には、従来型ドレン系統によっては
効率的に防止できない、湿分分離加熱器系統におけるフ
ラッシングと関連のある他の問題に起因する効率の損失
及び費用が考慮されていない。
蒸気タービン発電装置に組み込むと、発電装置の電力出
力が僅かに低下する。この電力出力の低下は、加熱器の
ドレン構成、作動流体の供給圧力、エダクタ集液タンク
の水圧からの排出圧力、及びMSRドレン・タンクの高さ
位置に応じてまちまちである。作動流体を28kg/cm2で用
いる装置では、電力出力の損失分は計算によれば、加熱
器ドレンを全て流出させるサイクルにおいて加熱器から
の復水につき、総出力が1,154,745kWのうち117kW〜200k
Wである。加熱器により一又は二以上の他の加熱器から
の排液を先の方へ圧送する異なるサイクル態様について
は、電力の損失分は29kW〜34kWになる。このような電力
損失は、エダクタを用いず、ドレン・ラインから断熱材
を除去して予備分離器ドレン液を冷却することを意図し
た従来型ドレン系統の場合の電力損失が106kWであるの
と比べると取るに足りない量である。従来型ドレン系統
についての電力損失の計算値は、プラントの通気装置に
加わる負荷の増大及び非断熱状態のドレン・ラインから
の熱の消散により冷却の増強に応じて大きくなり、ま
た、かかる電力損失には、従来型ドレン系統によっては
効率的に防止できない、湿分分離加熱器系統におけるフ
ラッシングと関連のある他の問題に起因する効率の損失
及び費用が考慮されていない。
上述の計算値によりエダクタの機械的効率は25〜30％
であると推定される。エダクタの新たな開発により機械
的効率が40％に近づく見通しである。したがって、作動
流体の所要量の減少のためにシステムの性能範囲が広が
るだけでなく電力損失が小さくなっても、これらの問題
は本発明の改良型エダクタを用いると改善できる。
であると推定される。エダクタの新たな開発により機械
的効率が40％に近づく見通しである。したがって、作動
流体の所要量の減少のためにシステムの性能範囲が広が
るだけでなく電力損失が小さくなっても、これらの問題
は本発明の改良型エダクタを用いると改善できる。
本発明によれば、既存のプラントの通気及び冷却系統
への影響はもしあったとしてもごく僅かであるという別
の利点がある。これとは対照的に、上述のように、エダ
クタを用いない従来型ドレン系統を有する予備分離器設
備では、予備分離器に隣接した領域における通気系統に
追加の要求が生じる。或る既存のプラントの通気系統は
追加の熱負荷に応える能力を備えていない。
への影響はもしあったとしてもごく僅かであるという別
の利点がある。これとは対照的に、上述のように、エダ
クタを用いない従来型ドレン系統を有する予備分離器設
備では、予備分離器に隣接した領域における通気系統に
追加の要求が生じる。或る既存のプラントの通気系統は
追加の熱負荷に応える能力を備えていない。
本発明のさらにもう一つの利点は、集液タンク14′の
下流側の予備分離器ドレン管142のサイズを減少できる
ことにある。エダクタ102を用いなければ、フラッシン
グの防止のためには直径30〜40cmの管が必要になる。エ
ダクタを用いると管140の直径を15cmに減ずることがで
きる。その結果、予備分離器系統全体の設備費及び取付
け費が大幅に節約できる。
下流側の予備分離器ドレン管142のサイズを減少できる
ことにある。エダクタ102を用いなければ、フラッシン
グの防止のためには直径30〜40cmの管が必要になる。エ
ダクタを用いると管140の直径を15cmに減ずることがで
きる。その結果、予備分離器系統全体の設備費及び取付
け費が大幅に節約できる。
最後に、本発明は、予備分離器の広範囲の湿分除去効
率に亙り有用である。たとえば、現時点においてドレン
・ラインとして使用されている直径30〜40cmのドレン・
ラインは一般的には、予備分離器の効率がタービン排出
湿分の全除去量のほぼ35％である場合に用いられる。湿
分除去レベルを高くする場合、上記のような改善結果を
従来型ドレン系統で得るにはエダクタ・システムの使用
が一層適している。
率に亙り有用である。たとえば、現時点においてドレン
・ラインとして使用されている直径30〜40cmのドレン・
ラインは一般的には、予備分離器の効率がタービン排出
湿分の全除去量のほぼ35％である場合に用いられる。湿
分除去レベルを高くする場合、上記のような改善結果を
従来型ドレン系統で得るにはエダクタ・システムの使用
が一層適している。
図面に示す実施例は例示に過ぎず、予備分離器ドレン
系統中にエダクタを用いる変形例の案出の可能性を閉ざ
すものではない。エダクタを予備分離器ドレン・ライン
に直結するのが望ましい場合がある。たとえば、チュー
ニング用ベーン・エルボ／予備分離器の組合せを地面の
レベルで取付け、予備分離器ドレン・ラインをその集液
タンクまで上方へ延ばすのが良い。この構成ではフラッ
シングの発生が避けられない。その結果、排水の問題が
生じてプラントの運転及び性能に悪影響を及ぼす。この
種の排水の問題は、本発明に従ってエダクタを集液タン
クの上流側のドレン・ライン中に取付けることにより解
決できる。
系統中にエダクタを用いる変形例の案出の可能性を閉ざ
すものではない。エダクタを予備分離器ドレン・ライン
に直結するのが望ましい場合がある。たとえば、チュー
ニング用ベーン・エルボ／予備分離器の組合せを地面の
レベルで取付け、予備分離器ドレン・ラインをその集液
タンクまで上方へ延ばすのが良い。この構成ではフラッ
シングの発生が避けられない。その結果、排水の問題が
生じてプラントの運転及び性能に悪影響を及ぼす。この
種の排水の問題は、本発明に従ってエダクタを集液タン
クの上流側のドレン・ライン中に取付けることにより解
決できる。
第１図は、蒸気タービンの一形式における湿分分離加熱
器ドレン・タンクまでの従来型予備分離器ドレン運搬系
統の簡単な略図である。 第２図は、本発明において用いられるエダクタの一形態
の横断面図であり、作動流体と吸込み流体の両方の配
向、流入、混合、圧縮及び排出の状態を示す図である。 第３図は、本発明の特徴を有する改良型予備分離器ドレ
ン運搬系統の略図である。 第４図は、或る運転範囲においてNPSHと効率係数を比べ
た２形式のエダクタの性能データのグラフ図である。 第５図は、エダクタの上流側に位置し、本発明において
用いられる集液タンクとドレン・ラインの構成を示す立
面図である。 〔主要な参照番号の説明〕 10,101……湿分予備分離器ドレン系統、12……タービン
排気部、13……ドレン・ライン、14,14′……集液タン
ク、20……ドレン・タンク、100……ポンプ、102……エ
ダクタ、130……遮断弁、132……制御弁、140,140′…
…ライン、150……センサ。
器ドレン・タンクまでの従来型予備分離器ドレン運搬系
統の簡単な略図である。 第２図は、本発明において用いられるエダクタの一形態
の横断面図であり、作動流体と吸込み流体の両方の配
向、流入、混合、圧縮及び排出の状態を示す図である。 第３図は、本発明の特徴を有する改良型予備分離器ドレ
ン運搬系統の略図である。 第４図は、或る運転範囲においてNPSHと効率係数を比べ
た２形式のエダクタの性能データのグラフ図である。 第５図は、エダクタの上流側に位置し、本発明において
用いられる集液タンクとドレン・ラインの構成を示す立
面図である。 〔主要な参照番号の説明〕 10,101……湿分予備分離器ドレン系統、12……タービン
排気部、13……ドレン・ライン、14,14′……集液タン
ク、20……ドレン・タンク、100……ポンプ、102……エ
ダクタ、130……遮断弁、132……制御弁、140,140′…
…ライン、150……センサ。
Claims (5)
- 【請求項１】蒸気タービン排気部と少なくとも一つの湿
分分離器ドレン・タンクとの間の排気用配管のエロージ
ョンを防止する湿分予備分離器ドレン系統を有し、前記
ドレン系統が、湿分分離器ドレン・タンクの上流側に位
置していてタービン排気部からの排出蒸気から除去され
た予備分離器ドレン液を集める集液タンクへ開口してい
るドレン管及び集液タンクを出た予備分離器ドレン液の
フラッシング防止手段を有するよう構成された蒸気ター
ビン装置において、液体を集液タンクから吸い込むエダ
クタ手段が集液タンクと湿分分離器ドレン・タンクとの
間に配置され、集液タンク内の液体よりも温度が低く圧
力が高い作動流体の源がエダクタ手段に連結され、液体
を集液タンクからエダクタ手段に送り込む第１の管手段
が設けられ、エダクタ手段から排出された液体を湿分分
離器ドレン・タンクに送り込む第２の管手段が設けら
れ、エダクタ手段内への前記作動流体の流量を制御する
制御手段が設けられていることを特徴とする蒸気タービ
ン装置。 - 【請求項２】制御手段は、前記作動流体源とエダクタ手
段との間に連結された流量制御弁と、集液タンク内に設
けられていて集液タンク内の液体レベルを検出するセン
サ手段と、センサ手段に連結されていて流量制御弁を制
御するようセンサ手段に応答する手段とを有することを
特徴とする請求項第（１）項記載の蒸気タービン装置。 - 【請求項３】制御手段は、流量制御弁に直列関係で連結
された遮断弁を更に有することを特徴とする請求項第
（２）項記載の蒸気タービン装置。 - 【請求項４】集液タンク内に低温の液体をスプレーして
集液タンクから流出する前記予備分離器ドレン液を予備
冷却するスプレー手段を更に有することを特徴とする請
求項第（１）項又は第（２）項記載の蒸気タービン装
置。 - 【請求項５】第１の管手段は、液体が集液タンク内への
ドレン・ラインの嵌入開口よりも上の高さ位置で該管手
段を経て集液タンクから出るよう集液タンク内で上方に
突出しており、それにより、予備分離器ドレン液が液中
で集液タンク内へ流入して蒸気がドレン・ライン内へ逆
流しないようになっていることを特徴とする請求項第
（４）項記載の蒸気タービン装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/253,290 US4901532A (en) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | System for routing preseparator drains |
| US253,290 | 1988-10-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02218802A JPH02218802A (ja) | 1990-08-31 |
| JP2696124B2 true JP2696124B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=22959651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1261225A Expired - Fee Related JP2696124B2 (ja) | 1988-10-05 | 1989-10-05 | 蒸気タービン装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4901532A (ja) |
| JP (1) | JP2696124B2 (ja) |
| KR (1) | KR0157042B1 (ja) |
| CN (1) | CN1020495C (ja) |
| ES (1) | ES2015495A6 (ja) |
| IT (1) | IT1233547B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0981014B1 (de) * | 1998-08-18 | 2003-04-16 | ALSTOM (Switzerland) Ltd | Dampfkraftanlage und Verfahren zum Anfahren und zur Reinigung deren Dampf-Wasserkreislaufs |
| US7735325B2 (en) * | 2002-04-16 | 2010-06-15 | Research Sciences, Llc | Power generation methods and systems |
| CN101517317B (zh) * | 2006-09-19 | 2011-12-14 | 阿尔斯托姆科技有限公司 | 用于汽轮机设备的水分分离器 |
| US20100005806A1 (en) * | 2008-07-14 | 2010-01-14 | Donnelly Brian G | Eductor system for a gas turbine engine |
| CN104775861B (zh) * | 2015-05-08 | 2016-06-29 | 中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司 | 火电厂抽水蓄能热力系统 |
| CN106168380B (zh) * | 2016-06-14 | 2018-03-27 | 蒙自矿冶有限责任公司 | 节能环保型烟气脱硫烟囱高效疏水排淤装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3320729A (en) * | 1963-05-17 | 1967-05-23 | Westinghouse Electric Corp | Apparatus for removing liquid from a liquid laden gas stream |
| US4527396A (en) * | 1983-09-23 | 1985-07-09 | Westinghouse Electric Corp. | Moisture separating device |
| US4622819A (en) * | 1985-01-29 | 1986-11-18 | Westinghouse Electric Corp. | Steam turbine exhaust pipe erosion prevention system |
| US4803841A (en) * | 1987-09-30 | 1989-02-14 | Westinghouse Electric Corp. | Moisture separator for steam turbine exhaust |
-
1988
- 1988-10-05 US US07/253,290 patent/US4901532A/en not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-09-22 IT IT8941704A patent/IT1233547B/it active
- 1989-10-04 ES ES8903336A patent/ES2015495A6/es not_active Expired - Lifetime
- 1989-10-05 KR KR1019890014327A patent/KR0157042B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1989-10-05 CN CN89107650A patent/CN1020495C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1989-10-05 JP JP1261225A patent/JP2696124B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1020495C (zh) | 1993-05-05 |
| IT1233547B (it) | 1992-04-03 |
| IT8941704A0 (it) | 1989-09-22 |
| JPH02218802A (ja) | 1990-08-31 |
| KR900006641A (ko) | 1990-05-08 |
| CN1041637A (zh) | 1990-04-25 |
| ES2015495A6 (es) | 1990-08-16 |
| KR0157042B1 (ko) | 1998-11-16 |
| US4901532A (en) | 1990-02-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |