JP4326200B2

JP4326200B2 - ブローダウンタンク

Info

Publication number: JP4326200B2
Application number: JP2002278615A
Authority: JP
Inventors: 二郎笠原; 康弘川原
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: JP2004113886A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、気液二相流体を気体と液体に分離する気液分離タンクに関し、特に原子力発電プラントに用いられるブローダウンタンクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
飽和蒸気等の気液二相流体を気体と液体に分離する方法として、円筒形タンクの円筒壁内面の円周接線方向に流体を流入し、円筒壁内面に沿って旋回流を発生させる方法が広く用いられている。この方法は、気液二相流体が旋回流になると、比重の大きい液滴は遠心力により円筒壁内面に当たり落下して液相となり、比重の軽い気体は上部に集まり気相となり、気体と液体とを分離する方法である。これにより気液二相流体は分離され、気体はタンク上方より排出され、液体はタンク下方より排出される。ここで、タンク内に滞留する液相は旋回しているためタンク中心の液位が低下しており、液相に蒸気泡を巻き込むキャリーアンダ現象が生じて、タンク下方より排出される液体に蒸気泡が混入する場合がある。このように、蒸気泡が液体に混入すると、蒸気泡がつぶれる際に蒸発潜熱が発生し、液体が加熱され、本来タンク上方から蒸気として取り出す熱量が減ってしまう。
【０００３】
そのため、特許文献１では、旋回流を減少させるために、ドレン溜内に設けられたじゃま板が従来例として紹介されている。また、タンク円筒下部に設けられた下部ノズルから、上部ノズルと反対回りに液体を流入させて、液相内の旋回流を減少させ、気泡の巻き込みを防止する発明が開示されている。
また、特許文献２では、ドレン溜内に縦向きに十字型の旋回流防止板が配置され、ドレンの旋回を抑え、ドレンの水面が揺動せずドレンレベルの制御を容易にする発明が開示されている。さらに、ドレンの水面の上位には、タンク中心付近に円板状の仕切板が設けられ、ドレン溜のドレンが蒸気となって持ち去られるのを防止している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−５７７１０号公報（第２−３頁、図１，３）
【特許文献２】
実開平６−２９６１３号公報（第２頁、図１，２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された発明では、新たに下部ノズル及びポンプを設ける必要があり、さらに、下部ノズルから逆向きに流入させる旋回流の流量を制御するためのポンプ制御部も必要となり、コストの高い装置になってしまうという問題点がある。
また、特許文献２に記載された発明のように、ドレン溜内に旋回流防止板を設けたのでは、ドレンの速度の速い旋回流を旋回流防止板が直接受け止めるので、旋回流防止板が振動したり破損するという問題点がある。
【０００６】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、ドレン溜内での旋回流の発生を防止し、ドレンにより生じるキャリーアンダ現象による熱量損失を防止することができるブローダウンタンクを、容易な構造で且つ低コストで提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るブローダウンタンクは、上部に気液二相流体を導入する二相流体供給口を有する気水分離室及び下部にドレン溜を有し、内周面の周方向に気液二相流体を導入して蒸気とドレンとに分離するブローダウンタンクにおいて、二相流体供給口より下方で且つドレン溜のドレンの水面より上方に位置し、ブローダウンタンク内周面に環状に形成され、タンク本体の内周面からタンク本体の中心に向かって半径方向に延びる底面部と底面部の一端から垂直に立設する側面部からなり上方が開口した箱状体と、箱状体の底面部に固定されドレン溜の水面下まで延びる下降管とを有し、気水分離室で分離されたドレンの旋回を抑制する旋回緩衝部材を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態、その他の形態、及び変形例を図面に基づいて説明する。図中、同一符号は、同一又は対応部分を示すものとする。
その他の形態１．
図１に示されるように、このその他の形態１に係るブローダウンタンク１は、蒸気発生器（以下ＳＧと略す）ブローダウンの熱回収用に用いられるタンクであり、略円筒状であって、胴部２ａ、底部２ｂ、頂部２ｃを有するタンク本体２を備えている。その底部２ｂには液体排出管３，頂部２ｃには気体排出管４が接続されている。胴部２ａには気液二相流体であるＳＧブローダウン水５をブローダウンタンク１内に供給する二相流体供給管６が設けられている。二相流体供給管６は、タンク本体２との接続部に、円筒内周接線方向に向いた二相流体供給口７を備えている。タンク本体２の内部には、上部にブローダウン水５が気体と液体に分離される気水分離室８が形成され、下部に分離された液体であるドレン９が溜まるドレン溜１０が形成されている。
【００１０】
また、タンク本体２の内周面２ｄであって、二相流体供給口７より下方で且つドレン溜１０のドレン面９ａより上方には、上方が開口した箱状体であるドレン受けボックス１１が設けられている。図２（ａ）及び（ｂ）に詳細に示されるように、ドレン受けボックス１１は、内周面２ｄに沿って環状に設けられ、タンク本体２の内周面２ｄからタンク本体２の中心に向かって半径方向に延びる底面部１１ａと、底面部１１ａの一端から垂直に立設する側面部１１ｂとを備えている。底面部１１ａ及び側面部１１ｂは、タンク本体２の内周面２ｄに沿って周全体に亘って形成されている。
【００１１】
次に、その他の形態１に係るブローダウンタンク１の作用を図１に基づいて説明する。
二相流体供給管６からタンク本体２内に導入されたブローダウン水５は、矢印１２に示すような旋回流となり、内周面２ｄに沿って落下しながら蒸気１３とドレン９とに気水分離される。ブローダウン水５のうち、分離された蒸気１３は気体排出管４から排出される。また、内周面２ｄにあたって液滴となったドレン９は、旋回しながらドレン受けボックス１１に滞留する。ドレン受けボックス１１内に入ったドレン９は徐々に旋回速度が減少した後、ドレン受けボックス１１の上方からあふれ出し、ドレン溜１０内に落下する。ドレン溜１０内に落下したドレン９は旋回速度成分が失われているので、ドレン溜１０内に旋回流が発生するのが抑制される。これにより蒸気の巻き込みが防止され、キャリーアンダ現象による熱量損失を防止できる。このような容易な構造で且つ低コストのドレン受けボックス１１が、ドレン９の旋回を抑制する旋回緩衝部材として機能し、液体排出管３からの熱量損失を防止できるため、ブローダウンタンク１自体の気水分離効率を改善でき、ブローダウンタンク１の小型化を図ることができる。
【００１２】
その他の形態２．
次に、図３を参照しながら、ブローダウンタンクのその他の形態２を説明する。この形態の特徴部分であるドレン受けボックス２１は、図１に示したその他の形態１と同様に、環状に形成された底面部１１ａ及び側面部１１ｂを有する箱状体から構成され、さらに、底面部１１ａには、周方向に約６０°の間隔をおいて、排出孔２２としての貫通穴が設けられている。
【００１３】
このように形成されたドレン受けボックス２１の作用を説明する。前述したように、ブローダウン水５のうち、内周面２ｄにあたって液滴となったドレン９は、旋回しながらドレン受けボックス２１に滞留する。ドレン受けボックス２１内に入ったドレン９は、ドレン受けボックス２１に滞留しながら徐々に旋回速度が減少した後、排出孔２２を介してドレン溜１０に落下する。これにより、ドレン９は、排出孔２２を通ってドレン溜１０内に徐々に落下するので、ドレン溜１０内に旋回流が発生するのをさらに抑制できる。
【００１４】
その他の形態３．
次に、図４を参照しながら、ブローダウンタンクのその他の形態３を説明する。この形態の特徴部分であるドレン受けボックス３１は、図１に示したその他の形態１と同様に、環状に形成された底面部１１ａ及び側面部１１ｂを有する箱状体から構成され、さらに、周方向に約６０°の間隔をおいて配置され、底面部１１ａに対して垂直な６枚の仕切板３２を備えている。
【００１５】
このように形成されたドレン受けボックス３１の作用を説明する。内周面２ｄにあたって液滴となったドレン９は、旋回しながらドレン受けボックス３１に滞留する。ドレン受けボックス３１内に入ったドレン９は、仕切板３２に衝突して旋回速度が失われた後、ドレン受けボックス３１の上方からあふれ出しドレン溜１０内に落下する。このように仕切板３２を設けることによりドレン９の旋回を確実に停止できる。
【００１６】
本発明の実施の形態．
次に、図５を参照しながら、この発明に係るブローダウンタンクの実施の形態を説明する。この発明の特徴部分であるドレン受けボックス４１は、図１に示したその他の形態１と同様に、環状に形成された底面部１１ａ及び側面部１１ｂを有する箱状体から構成され、さらに、底面部１１ａには、周方向に約６０°の間隔をおいて、貫通穴４２が設けられている。この貫通穴４２には、細長円筒状の下降管４３の一端が固定されている。下降管４３の他端は、ドレン溜１０の水面９ａの下方まで延びている。ここで、下降管４３は、ドレン溜１０の水面９ａ下まで延びる排出管を構成する。
【００１７】
このように形成されたドレン受けボックス４１の作用を説明する。ドレン受けボックス４１内に入ったドレン９は、ドレン受けボックス４１に滞留しながら徐々に旋回速度が減少した後、下降管４３を介してタンク本体２の底部２ｂ付近まで導かれる。これにより、ドレン９は、ドレン溜１０の水面９ａに直接落下しないので、ドレン溜１０内にドレン９の流れをさらに安定化させることができ、キャリーアンダ現象がさらに発生しにくくなる。
【００１８】
その他の形態４．
次に、図６を参照しながら、ブローダウンタンクのその他の形態４を説明する。この形態の特徴部分である旋回緩衝部材としてのドレン受け板５１は、タンク本体２の内周面２ｄに沿って、環状に水平に形成された板状の底面部材５２と、周方向に約４５°の間隔をおいて配置され、底面部材５２に対して垂直な８枚の仕切板５３とを備えている。
【００１９】
このように形成されたドレン受け板５１の作用を説明する。内周面２ｄにあたって液滴となったドレン９は、旋回しながら落下してドレン受け板５１の底面部材５２に流入して底面部材５２上を旋回する。底面部材５２上を旋回するドレン９は、仕切板５３に衝突して旋回速度が失われ後、仕切板５３に沿って、タンク本体２の中心側へ移動し、底面部材５２の内縁からドレン溜１０内に落下する。このように底面部材５２上に仕切板５３を設けることによりドレン９の旋回を確実に停止できる。
【００２０】
その他の形態５．
次に、図７を参照しながら、ブローダウンタンクのその他の形態５を説明する。この形態の特徴部分であるドレン受け板６１は、環状に形成された板状の底面部材５２と、周方向に約４５°の間隔をおいて配置され、底面部材５２に対して垂直な８枚の仕切板５３とを備えている。さらに、底面部材５２には、ドレン溜１０の水面９ａの下方まで延びる８つのスカート部材６２が設けられている。このスカート部材６２は、底面部材５２に固定される水平フランジ部６２ａと、この水平フランジ部６２ａから斜め下方に向かって延びるスカート部６２ｂとから構成される。スカート部６２ｂは、円錐面の一部に相当する湾曲面から構成されている。
【００２１】
このように形成されたドレン受け板６１の作用を説明する。内周面２ｄにあたって液滴となったドレン９は、旋回しながらドレン受け板６１の底面部材５２に流入して旋回する。底面部材５２上を旋回するドレン９は、仕切板５３に衝突して旋回速度が失われた後、仕切板５３に沿って、タンク本体２の中心側へ移動し、さらに、スカート部材６２の上を斜めに緩やかに下って、ドレン９の水面９ａまで到達する。このように底面部材５２からドレン９の水面９ａの下方までスカート部材６２を設けることにより、ドレン９は、底面部材５２からドレン溜１０の水面９ａまで緩やかに導かれるので、ドレン溜１０内のドレン９の流れをさらに安定化させることができ、キャリーアンダ現象がさらに発生しにくくなる。
なお、スカート部材６２は、底面部材５２から斜め下方に向けて設けたが、これに限定されるものではなく、底面部材５２の内縁から水面９ａの下方まで垂直に垂らしてもよい。
【００２２】
上述した実施の形態、及びその他の形態１〜５に係るブローダウンタンクは、二相流体供給口７より下方で且つドレン溜１０のドレン９の水面９ａより上方に位置する旋回緩衝部材として、ドレン受けボックス１１，２１，３１，４１，ドレン受け板５１，６１を備えていたが、さらに、これらの実施の形態及びその他の形態に、図８及び９に示すような旋回緩衝部材をドレン９の水面９ａ下に追加して設けてもよい。
【００２３】
図８は、図２に示すその他の形態１に用いられたドレン受けボックス１１のほかに、ドレン溜１０のドレン９の水面９ａより下方に、タンク本体２の内周面２ｄから中心に向かって延びる矩形の板状体７１を追加したものである。板状体７１は、周方向に約４５°の間隔をおいて配置されている。ドレン受けボックス１１から溢れ出てドレン溜１０に落下したドレン９に旋回速度が残存していても、この板状体７１によりドレン９の旋回速度はさらに減少して、ドレン溜１０内の旋回流を確実に抑制することができる。また、気水分離室８において、当初有してしたドレン９の旋回速度は、ドレン受けボックス１１により急激に小さくなっているので、板状体７１が破損することもない。
【００２４】
図９は、図２に示すその他の形態１に用いられたドレン受けボックス１１のほかに、ドレン溜１０のドレン９の水面９ａより下方に、水平棒状体８１を追加したものである。水平棒状体８１は、水平に配置され且つ一端が内周面２ｄにより固定されて、他端がドレン溜１０の中心で合流する８本の平板状の棒材からなる。
ドレン受けボックス１１から溢れ出てドレン溜１０に落下したドレン９に旋回速度が残存していても、この水平棒状体８１によりドレン９の旋回速度はさらに減少して、ドレン溜１０内の旋回流を確実に抑制することができる。
【００２５】
なお、気水分離室８におけるドレン９の旋回速度が小さい場合等、状況によっては、図８や図９に示した変形例において、図８の板状体７１や図９の水平棒状体８１のみを用いることもできる。
また、上述した実施の形態では、原子力発電プラントに用いられるＳＧブローダウンタンクを例に挙げて説明したが、この発明は、円筒壁内面に沿って旋回流を発生させ気液二相流体を気体と液体に分離する気水分離タンクに広く適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
この発明によれば、二相流体供給口より下方で且つドレン溜のドレンの水面より上方に位置し、ブローダウンタンク内周面に環状に形成され、タンク本体の内周面からタンク本体の中心に向かって半径方向に延びる底面部と底面部の一端から垂直に立設する側面部からなり上方が開口した箱状体と、箱状体の底面部に固定されドレン溜の水面下まで延びる下降管とを有する旋回緩衝部材を備えたので、箱状体内に入ったドレンは、箱状体に滞留しながら徐々に旋回速度が減少した後、下降管を介してタンク本体の底部付近まで導かれる。これにより、ドレンは、ドレン溜の水面に直接落下しないので、ドレン溜内にドレンの流れをさらに安定化させることができ、キャリーアンダ現象がさらに発生しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】その他の形態１に係るブローダウンタンクの正面断面図である。
【図２】その他の形態１に係るブローダウンタンクの要部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面断面図である。
【図３】その他の形態２に係るブローダウンタンクの要部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面断面図である。
【図４】その他の形態３に係るブローダウンタンクの要部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るブローダウンタンクの要部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面断面図である。
【図６】その他の形態４に係るブローダウンタンクの要部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面断面図である。
【図７】その他の形態５に係るブローダウンタンクの要部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面断面図である。
【図８】この発明の実施の形態に係るブローダウンタンクの他の変形例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面断面図である。
【図９】この発明の実施の形態に係るブローダウンタンクの他の変形例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面断面図である。

Claims

上部に気液二相流体を導入する二相流体供給口を有する気水分離室及び下部にドレン溜を有し、内周面の周方向に気液二相流体を導入して蒸気とドレンとに分離するブローダウンタンクにおいて、
前記二相流体供給口より下方で且つ前記ドレン溜の前記ドレンの水面より上方に位置し、前記ブローダウンタンク内周面に環状に形成され、タンク本体の内周面から該タンク本体の中心に向かって半径方向に延びる底面部と該底面部の一端から垂直に立設する側面部からなり上方が開口した箱状体と、前記箱状体の底面部に固定され前記ドレン溜の水面下まで延びる下降管とを有し、前記気水分離室で分離された前記ドレンの旋回を抑制する旋回緩衝部材を備えたことを特徴とするブローダウンタンク。