JP3556703B2 - 竪型蒸気発生器のスラッジコレクタ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱交換器形成の竪型蒸気発生器の構造に関し、特に、内部を循環する給水からスラッジを除去するスラッジコレクタの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、加圧水型原子炉では、シェルアンドチューブ型熱交換器を竪型蒸気発生器として使用している。この形の蒸気発生器では、多数のＵ字形伝熱管の中を原子炉一次冷却材が加熱流体として流れ、胴側流体として導入された給水を加熱、沸騰せしめて蒸気を得ている。蒸気発生器の内部上方には、蒸気分離器が設けられ、蒸気と飽和水が分離され、分離された水は下方へ再循環される。給水としては、不純物が除去された清浄水が使用されるが、系統内に付着したごみや腐食等により発生した不純物が、蒸気発生器中に滞留、蓄積され、管板上に溜まりやすい。管板上に蓄積したごみ等の不純物すなわちスラッジは、伝熱管の腐食を促進しやすいので、現在では、器内の給水循環経路である伝熱管の上方領域にスラッジコレクタが設けられ、できるだけ管板上に溜まらないようにしている。このスラッジコレクタは、ケーシングの中に上方から循環給水を導入し、下部から導出し、途中流速の落ちた給水から、伴流スラッジを沈降せしめるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来形成の竪型蒸気発生器のスラッジコレクタは、沈降等の重力分離によってスラッジを捕集することを基本原理とするもので、ドレン孔が設けられていなかった。即ち、徒にドレン孔を設けると、再循環給水は、ドレン孔を通って流れ、スラッジが捕集できないばかりでなく、一部分離されたスラッジが再び伴流されてしまうからである。
【０００４】
したがって、従来のスラッジコレクタにおいて、ドレン孔がないため、スラッジの捕集性能は所期の目的を達しているのであるが、次のような問題があった。即ち、蒸気発生器の伝熱管等の内部点検をプラントの定期検査時等に行う必要があり、このため、内部を乾燥させる必要がある。しかして、従来構造のスラッジコレクタにおいては、蒸気発生器内の水抜きを行っても、水が溜ったままになっている。このスラッジコレクタの残留水を除去するために、器内圧力を下げて蒸発を促進させたり、スラッジ回収用管を使用して吸引排除していた。したがって、蒸気発生器内部の点検、検査の準備に多大の時間を要し、ひいては、これが定期検査期間の長期化の一つの原因となっていた。
【０００５】
したがって、本発明は、スラッジの捕集性能にすぐれ、かつ定期検査時には内部水の排出を短時間に容易にできる竪型蒸気発生器のスラッジコレクタを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
叙上の目的の下に、本発明によれば、加熱流体が貫流する多数の伝熱管が位置する加熱沸騰領域と、同加熱沸騰領域の上方に位置する蒸気分離領域とを有し、前記蒸気分離領域で分離された給水が前記加熱沸騰領域へ戻る竪型蒸気発生器に設けられるスラッジコレクタは、次のように構成される。すなわち、ケーシング本体は、加熱沸騰領域の上部に給水中に浸漬して設けられ、その上部に還流給水の流入口が形成され、更に中高部に流出口が形成されて、底部に滞流領域が形成される。そして、その底部に、ドレン孔が穿設されるが、通常運転時にそのドレン孔を通る流れの圧力損失が、流出口を通る流れの圧力損失よりも大きくなるように、ドレン孔の形状、寸法が設定される。
好ましい実施例においては、ドレン孔は、本体の底板の下を延びる流出口の近くに開口する底部流路に連なり、前述の圧力損失は、その底部流路の圧力損失を含んで計算される。
【０００７】
【作用】
前記した構成において、蒸気発生器の通常運転時、スラッジコレクタの本体は、給水中に没しており、蒸気分離領域からの分離給水は、主として本体の流入口から流入し、流出口から流出する。ドレン孔を通る流れの圧力損失が大きいからである。このため、本体の中で滞流領域が生じ、伴流するスラッジは、本体中に捕集される。
【０００８】
プラントの運転が停止され、蒸気発生器内の給水が抜かれると、ドレン孔は、空気中に露出されるから、圧力損失の大小に関係なく本体内の溜水がドレン孔から流出し、スラッジコレクタの水抜きが行われる。
【０００９】
【実施例】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
図１は、竪型蒸気発生器１０の全体構造を示している。図１において、蒸気発生器１０は、下部胴１１と上部胴１３を有し、下部胴１１には、管板１５が一体的に接合している。管板１５は、下鏡板１７と協働して、加熱流体すなわち原子炉の一次冷却材の流出入する水室１９を画成する。一本のみ図示された多数のＵ字形伝熱管２１は、多数の管支持板２３によって水平方向に支持され、更に、円筒状のバッフル２５に囲まれている。
【００１０】
一方、上部胴１３の中には、旋回羽根式の気水分離器２７と、ジグザグ通路式の湿分分離器２９が高さを変えて設けられている。気水分離器２７は、主として、蒸気と水と２相流体を蒸気と水とに分離するもので、その円筒状ケーシングは、後述の中間筒を介してバッフル２５につながっている。気水分離器２７は、後述するように、３個円周上に等間隔で配置されている。湿分分離器２９は、蒸気流に伴流する細かい水滴等を分離除去するもので、ここで得られた飽和蒸気は、蒸気孔３１から流出し、例えばタービンへ送られる。これら気水分離器２７と湿分分離器２９は、広い意味での蒸気分離領域３３を形成している。
【００１１】
更に、上部胴１３の下部には、給水ノズル３５が設けられ、内部の給水のリングヘッダ３７に連通している。給水ノズル３５を通ってリングヘッダ３７に流入した低温の給水は、上部胴１３の中へ流出し、黒抜きの矢印に示すように、バッフル２５と下部胴１１の間のダウンカマーを流下し、Ｕ字形伝熱管２１のある領域に流入する。給水は、伝熱管２１に沿って上昇する間に加熱されて沸騰し、一部は蒸気となるから、蒸気と給水は気液２相流として、気水分離器２７に流入する。ここで、液状の給水は、遠心分離される。
【００１２】
図中、白抜きの矢印は、蒸気の流れを示している。以上の説明から自明のように、バッフル２５で囲まれた、伝熱管２１の位置する領域は、加熱沸騰領域３９となっている。
【００１３】
前述の気水分離器２７の蒸気出口と同じ高さに、デッキプレート４１が設けられ、分離された給水は、デッキプレート４１の下側で下方へ落ちるが、通常運転時給水の水面４３がリングヘッダ３７の上方に形成される。図示の状態では、リングヘッダ３７からの給水は、水面４３の下側で給水中に吐出されるが、湿分分離器２９からのドレン管も下端が水面４３の下方に入り、キャリオーバを防止している。そして、水面４３の下方にスラッジコレクタ４５が設けられている。
【００１４】
図２は、蒸気発生器１０の上部胴１３の部分の水平断面を示しており、本図において、気水分離器２７が３個等円周間隔で配置されている。これらの気水分離器２７のケーシングは、中間筒４７で連絡されており、気水分離器２７の間にスラッジコレクタ４５が配置されている。
【００１５】
図３及び図４に、スラッジコレクタ４５の構造が示されている。図から判るように、スラッジコレクタ４５は、気水分離器２７の外筒２７ａと、中間筒４７の底板に囲まれている。図５は、図３の立断面を示しているが、流入口４３ａは、ケーシング本体の左上に、流出口４３ｂは、一段低い右上（いずれも図において）に設けられている。更にケーシング本体の中には、水平仕切板４３ｃも設けられ、底部に滞流領域が形成される。なお、図４において、符号４９，５１，５３は、それぞれ、整流デバイス、ランシング用配管、スラッジ回収用配管であり、図５に示すように、本体の底板に、ドレン板４３ｄが取り付けられている。ドレン板４３ｄの形状が図６に示されている。
【００１６】
以上のようなスラッジコレクタ４５には、前述したような気水分離器２７や湿分分離器２９からの再循環給水が、整流デバイス４９を通って流入する。ドレン板４３ｄのドレン孔及びケーシング本体の底板と、中間筒４７の底板との間の流路５５を通る流れの圧力損失が、流出口４３ｂを通る流れのそれよりも大きく設定されているので、再循環給水は、専ら流出口４３ｂを通って流れる。したがって、仕切板４３ｃの下方には、スタグナント領域となり、伴流するスラッジは沈降して捕集される。
【００１７】
プラントの運転が停止されて、蒸気発生器１０の中の給水を排出（水抜きを）すれば、水面４３は、スラッジコレクタ４５を越えて低下する。したがって、ドレン板４３ｄのドレン孔は、空気中に開口することとなり、内部の水は、ドレン孔から排出される。スラッジコレクタ４５の中にたまったスラッジを排出するには、ランシング用配管５１から水を送り、ランシング筒５１ａのノズルから水を噴出する。同時に配管５３からスラッジ含有水を吸引排出する。
【００１８】
なお、スラッジコレクタ４５のドレン孔の形状としては、前記圧力損失関係を満足すれば、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）のような適宜な形状、構成が選択できる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による竪型蒸気発生器のスラッジコレクタにおいては、ドレン孔を通る流れの圧力損失すなわち流路抵抗が流出孔を通る流路抵抗よりも大きく設定されているので、通常運転時は、ドレン孔を通る流れは少なく、スラッジが捕集される。更に、水抜き時には、ドレン孔を通って、コレクタ内残留水が排出され、器内の水抜き、乾燥を短時間に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る蒸気発生器の全体構造図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う平断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】前記実施例の部分図である。
【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ）は前記実施例の一部の各変例を示す一部斜視図である。
【符号の説明】１０…蒸気発生器、２１…伝熱管、２７…気水分離器、２９…湿分分離器、３３…蒸気分離領域、３９…加熱沸騰領域、４３ａ…流入口、４３ｂ…流出口、４３ｄ…ドレン板４５…スラッジコレクタ。

Claims (1)

1. 加熱流体が貫流する多数の伝熱管が位置する加熱沸騰領域と、同加熱沸騰領域の上方に位置する蒸気分離領域とを有し、前記蒸気分離領域で分離された給水が前記加熱沸騰領域に戻る竪型蒸気発生器において、前記加熱沸騰領域の上部に給水中に浸漬してケーシング本体を設け、その上部に還流給水の流入口が形成されると共に、中高位置に流出口が形成され、前記ケーシング本体の底部に設けられたドレン孔を通る通常運転時の流れの圧力損失が前記流出口を通る流れの圧力損失よりも大きく構成されてなることを特徴とする竪型蒸気発生器のスラッジコレクタ。

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