JP2714264B2 - 湿分分離加熱器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば原子力発電プラ
ント等において、湿り度の高い蒸気から湿分を除去した
後の蒸気を過熱蒸気に加熱する湿分分離加熱器に関す
る。

【０００３】

【従来の技術】一般に原子力発電プラントにおいては、
高圧タービンと低圧タービンの間に、高圧タービン排気
蒸気中に含まれる10％程度の湿分を除去した後、高圧タ
ービンの抽気蒸気及び原子炉で発生する蒸気により加熱
して、過熱蒸気を作る湿分分離加熱器が設置されてい
る。

【０００４】まず、従来の湿分分離加熱器を図４，図５
及び図６を参照して説明する。図４乃至図６において、
横方向に伸びる円筒形のハウジング１の両端は、それぞ
れ蓋板２ａ，２ｂにより密閉されており、その内部をハ
ウジング１の中心面Ａ−Ａに対してほぼ対称の構造とし
ている。

【０００５】このハウジング１の下部には、被加熱湿り
蒸気導入管３，ドレン排出管４及びシェルドレン排出管
５が設けられ、ハウジング１の上部には、過熱蒸気排出
管６が設けられ、これらはハウジング１の軸方向に間隔
をもって配置されている。

【０００６】また、ハウジング１内は、それぞれ蓋板２
ａ，２ｂの近傍を蓋板仕切板７により、軸方向に仕切ら
れており、中央部を中央仕切板８ａ，８ｂにより、上部
を除いて軸方向に仕切られている。

【０００７】さらに、ハウジング１の底部内には、水平
方向に延び、蓋板仕切板７及び中央仕切板８ａ，８ｂに
接続する蒸気分割板９及びその上部に底板10が設けられ
ており、底板10の上部には、底板10と平行状に配置され
た上底板11が設けられている。

【０００８】これら底板10及び上底板11の幅方向両端部
には、ハウジング１の軸方向に延びる入口多孔板12，湿
分分離装置13及び出口多孔板14が設けられており、これ
らの上部には、入口蒸気仕切板15がハウジング１の軸方
向に延び、蓋板７及び中央仕切板８ａ，８ｂに接続して
いる。この入口蒸気仕切板15の上部には、インナーシュ
ラウド16ａ，16ａとインナーシュラウド16ｂ，16ｂに挟
まれて被加熱蒸気の流通路17が形成されている。

【０００９】一方、蓋板仕切板７と蓋板２ａ，２ｂの間
には、下側に第１段加熱蒸気ヘッダ18ａ、上側に第２段
加熱蒸気ヘッダ18ｂが設けられており、それぞれの加熱
蒸気ヘッダ18ａ，18ｂの複数本のＵ字状伝熱管19ａ，19
ｂが被加熱蒸気の流通路17内に配設されている。

【００１０】また、加熱蒸気ヘッダ18ａ，18ｂの形状
は、第１段，第２段共ほぼ同様であり、加熱蒸気ヘッダ
18ａ，18ｂ内には隔壁20ａ，20ｂがそれぞれ設けられて
区画されており、加熱蒸気導入管21ａ，21ｂが接続され
ている高温室22ａ，22ｂと、凝縮ドレン排出管23ａ，23
ｂ及びベント蒸気排出管24ａ，24ｂが接続された低温室
25ａ，25ｂが形成されている。

【００１１】さらに、加熱蒸気ヘッダ18ａ，18ｂの管板
26ａ，26ｂには、両端を高温室22ａ，22ｂ及び低温室25
ａ，25ｂに連通された複数本のＵ字状伝熱管19ａ，19ｂ
が接続されており、このＵ字状伝熱管19ａ，19ｂは、被
加熱蒸気の流通路17内に設けられている複数本の支え板
27ａ，27ｂにより支持されている。これらの支え板27
ａ，27ｂは、Ｕ字状伝熱管19ａ，19ｂが振動しないよう
に適当な間隔をもたせ、インナーシュラウド16ａ，16ｂ
と一体になり固定されている。また、インナーシュラウ
ド16ａ，16ｂは、アウターシュラウド29に設けられた支
持用アウターレール30ａ，30ｂの上に被支持用インナー
レール31ａ，31ｂを介して載置された状態で支持されて
いる。

【００１２】一方、中央仕切板８ａ，８ｂは、管束仕切
板32ａ，32ｂによりＵ字状伝熱管19ａ，19ｂのＵベント
部を覆うように形成されており、加熱蒸気ヘッダ18ａ，
18ｂと蓋板仕切板７の間のＵ字状伝熱管19ａ，19ｂ束の
外周には、管束囲い板33ａ，33ｂが設けられている。

【００１３】次に、加熱側及び被加熱側蒸気の流れにつ
いて説明する。まず、高圧タービンからの抽気蒸気であ
る第１段加熱蒸気及び原子炉発生蒸気である第２段加熱
蒸気は、それぞれ加熱蒸気導入管21ａ，21ｂを介して加
熱蒸気ヘッダ18ａ，18ｂの高温室22ａ，22ｂに流入し、
ついで複数本のＵ字状伝熱管19ａ，19ｂに分配されて管
内を流れる。この間に加熱蒸気は、Ｕ字状伝熱管19ａ，
19ｂ外を流れる被加熱側蒸気と熱交換するため、徐々に
凝縮し、Ｕ字状伝熱管19ａ，19ｂ内を流れる間に環状
流，波状流，層状流というように気液２相流で流れ、流
動様式も変動する。このため、Ｕ字状伝熱管19ａ，19ｂ
の入口付近では、気体重量比、すなわちクオリテイがほ
ぼ１で気相であるのに対し、Ｕ字状伝熱管19ａ，19ｂの
出口付近では、ほぼ０となり、殆ど液相ドレンとなる。
このドレンは、低温室25ａ，25ｂに流入し、ここから凝
縮ドレン排出管23ａ，23ｂを介して図示しないドレンタ
ンクに集められる。また、凝縮し終らなかった加熱側蒸
気は、ベント蒸気排出管24ａ，24ｂより排出する。この
ような加熱側蒸気の流れは、第１段，第２段共略同様で
ある。

【００１４】一方、被加熱側蒸気は、被加熱湿り蒸気導
入管３より流入し、蒸気分割板９で２分され、入口多孔
板12、湿分分離装置13及び出口多孔板14を通過する間に
湿分を除去され、被加熱蒸気の流通路17内で再び合流す
る。ここで、除去された湿分（ドレン）は、重力によっ
て湿分分離装置13中を流下し、底板10と上底板11で囲ま
れた部分に集められてドレン排出管４より排出され、図
示しないドレンタンクに集められる。

【００１５】被加熱蒸気の流通路17に送られた蒸気は、
第１段及び第２段のＵ字状伝熱管19ａ，19ｂの外側を流
れる間に前述したようにＵ字状伝熱管19ａ，19ｂ内を流
れる加熱側蒸気と熱交換して過熱蒸気となり、最終的に
過熱蒸気排出管６より流出して低圧タービンに送られ
る。

【００１６】以上のような加熱，被加熱蒸気の流れは、
ハウジング１の中心面Ａ−Ａに対して対称なものとなっ
ている。

【００１７】次に、以上のような湿分分離加熱器におけ
る温度バランスの一例を図７を参照して説明する。 190
℃で第１段加熱器に流入した被加熱蒸気は、 240℃の第
１段加熱蒸気で 220℃まで加熱され、さらに 280℃の第
２段加熱蒸気で 260℃に加熱され、低圧タービンに送ら
れる。また、第１段加熱器入口の被加熱蒸気は、通常0.
5％程度の湿り蒸気であるが、第１段加熱器で乾き蒸気
となり、さらに加熱され第２段加熱器出口では70℃程度
の過熱蒸気となる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】インナーシュラウド16
ａ，16ｂは、被支持用インナーレール31ａ，31ｂを介し
て支持用アウターレール30ａ，30ｂの上に載置されてい
るのみであり、その長さは10ｍ程度にもなり、しかも第
１段加熱器は30℃、第２段加熱器は40℃それぞれ温度上
昇する。この温度上昇によりインナーシュラウド16ａ，
16ｂは、中央が高くなるいわゆる猫背変形が生じる。一
方、アウターシュラウド29も、温度差により猫背変形を
生じるが、蓋板仕切板７，中央仕切板８ａ，８ｂおよび
入口蒸気仕切板15等の拘束を受けるため、猫背変形の絶
対量はインナーシュラウド16ａ，16ｂの方が多い。した
がって、被支持用インナーレール31ａ，31ｂと支持用ア
ウターレール30ａ，30ｂとの間に隙間が形成される。被
加熱蒸気は、第１段および第２段加熱器のＵ字状伝熱管
19ａ，19ｂの間を上昇し、有効に熱交換作用が行われな
ければならない。しかしながら、上記した隙間が形成さ
れた場合には、Ｕ字状伝熱管19ａ，19ｂの間を上昇せ
ず、インナーシュラウド16ａ，16ｂとアウターシュラウ
ド29との間をショートパスし、熱交換を全く行わないで
後流側に流れ、湿分分離加熱器本来の加熱性能を低下さ
せてしまう。上記した猫背変形は、各加熱器の入口と出
口との被加熱蒸気の圧力差によってさらに大きくなる傾
向を有する。また、第１段加熱器入口の被加熱蒸気は、
湿り蒸気であり、このような蒸気がショートパスした場
合には、上記した加熱性能の低下のみならず、湿り蒸気
によるハウジング１およびその内部構造物の腐食，浸食
およびこれに起因する給水中の腐食生成物の増加等の不
具合を誘引する。

【００１９】本発明の目的は、上記したようなインナー
シュラウド16ａ，16ｂとアウターシュラウド29との間の
ショートパスをなくし、加熱性能の低下を防止し、かつ
腐食，浸食等の不具合の発生することのない湿分分離加
熱器を提供することにある。［発明の構成］

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、被加熱蒸気の
流通路を形成しその外側面に被支持用インナーレールを
配設したインナーシュラウドと、このインナーシュラウ
ドを載置するための支持用アウターレールと、このアウ
ターレールをインナーシュラウド外側面と対向する側面
に配設したアウターシュラウドとを備えた湿分分離加熱
器において、アウターシュラウド側面と一体に柱状のパ
ッドをアウターシュラウド長手方向に複数配設しインナ
ーシュラウドの被支持用インナーレールをこのパッドと
アウターシュラウドの支持用アウターレールとで挟持し
たものである。

【００２１】

【作用】アウターシュラウドに一体に設けたパッドによ
りインナーシュラウドの変位が拘束されるので、支持部
におけるアウターシュラウドとインナーシュラウドの隙
間を運転時でも停止時と同様に実質的に零（０）に保持
して被加熱蒸気のショートパスを防止し、加熱性能の向
上を図ることができ、また、内部構造物の腐食，浸食の
防止および給水中の腐食生成物が増加するのを防止でき
る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明の一実施例の要部を示す横断面
図であり、図２は、図１の“Ｙ”部拡大図を示し、図３
は、図２を外側から見た斜視図を示す。

【００２３】図１，図２および図３において、インナー
シュラウド16ａ，16ｂは、アウターシュラウド29に設け
られた支持用アウターレール30ａ，30ｂの上に被支持用
インナーレール31ａ，31ｂを介して載置される。短い柱
状の部材からなるパッド35ａ，35ｂは、被支持用インナ
ーレール30ａ，30ｂの上部に接触するようにアウターシ
ュラウド29に溶接等により固定される。ここで、パッド
35ａ，35ｂは、被支持用インナーレール31ａ，31ｂの猫
背変形により支持用アウターレール30ａ，30ｂとの隙間
が実質的に零（０）になるように適当なピッチで長手方
向に沿って２個設ける。

【００２４】次に、以上のように構成された実施例の作
用を説明する。被支持用インナーレール31ａ，31ｂは、
アウターシュラウド29に固定された支持用アウターレー
ル30ａ，30ｂとアウターシュラウド29に長手方向に沿っ
て２箇所に一体に設けたパッド35ａ，35ｂにより上下方
向の変位を拘束されているので、運転中に被加熱蒸気の
温度差で上下方向に猫背変形をする際にはアウターシュ
ラウド29と同一変形をする。したがって、被支持用イン
ナーレール31ａ，31ｂと支持用アウターレール30ａ，30
ｂとの隙間を製作時の実質的に零（０）のまま保持で
き、被加熱蒸気のショートパスを確実に防止することが
できる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
ウターシュラウドにインナーシュラウドの変位を拘束す
る部材を一体に設けているので、被加熱蒸気のショート
パスを防止して加熱効率を向上し、また、内部構造物の
腐食，浸食等を防止し、給水中の腐食生成物量が増加す
るのを防止する湿分分離加熱器を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部を示す横断面図。

【図２】図１の“Ｙ”部の拡大図。

【図３】図２を外側から見た斜視図。

【図４】従来の湿分分離加熱器の構成を示す縦断面図。

【図５】図４のＸ−Ｘ線に沿って見た横断面図。

【図６】図５の“Ｚ”部の拡大図。

【図７】湿分分離加熱器における被加熱蒸気の温度上昇
を示す説明図。

【符号の説明】

１…ハウジング、３…被加熱湿り蒸気導入管、６…過熱
蒸気排出管、16ａ，16ｂ…インナーシュラウド、17…流
通路、29…アウターシュラウド、30ａ，30ｂ，…支持用
アウターレール、31ａ，31ｂ…被支持用インナーレー
ル、35ａ，35ｂ…パッド。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱蒸気の流通路を形成しその外側面
   に被支持用インナーレールを配設したインナーシュラウ
   ドと、このインナーシュラウドを載置するための支持用
   アウターレールと、このアウターレールを前記インナー
   シュラウド外側面と対向する側面に配設したアウターシ
   ュラウドとを備えた湿分分離加熱器において、前記アウ
   ターシュラウド側面と一体に柱状のパッドをアウターシ
   ュラウド長手方向に複数配設し前記インナーシュラウド
   の被支持用インナーレールをこのパッドと前記アウター
   シュラウドの支持用アウターレールとで挟持したことを
   特徴とする湿分分離加熱器。