JP5984687B2 - 湿分分離加熱器、及びこれを備える湿分分離加熱設備 - Google Patents

Description

本発明は、蒸気中から湿分を分離すると共に加熱することにより、過熱蒸気を生成する湿分分離加熱器、及びこれを備える湿分分離加熱設備に関する。

発電プラントでは、高圧蒸気タービンで使用された蒸気をさらに低圧蒸気タービンで使用する場合がある。この場合、蒸気中に湿分があると、低圧蒸気タービンのタービン翼が浸食されてしまうだけでなく、タービンの熱効率の低下を生じてしまう。そこで、この場合、高圧蒸気タービンと低圧蒸気タービンとの間に、高圧蒸気タービンから排出された蒸気中から湿分を分離すると共に加熱して過熱蒸気を生成する湿分分離加熱器が設けられている。

このような湿分分離加熱器としては、例えば、以下の特許文献１に記載されているものがある。

この湿分分離過熱器は、水平な軸方向に延びて内部に被加熱蒸気が流入する筒状の容器と、容器内を軸方向で分割して、端室と被加熱蒸気が流入する蒸気室とに仕切る仕切板と、蒸気室内に流入した被加熱蒸気を加熱用蒸気で加熱する加熱器と、を備えている。加熱器は、仕切板を貫通し、一部が蒸気室内に位置し、他の一部が端室内に位置している。

実開昭６３−１９７９０３号公報

上記特許文献１に記載の湿分分離加熱器では、本来、端室内に蒸気は流入しない。しかしながら、仕切板と加熱器との隙間から蒸気室内の蒸気が僅かではあるが、端室内に流入する。端室内に流入した蒸気は、凝縮してドレンとして端室内に溜まる。端室内のドレン量が多くなると、端室内に位置している加熱器とドレンとが接触し、加熱器が冷却されるため、被加熱蒸気の加熱効率が低下する。このため、端室内にドレンが溜まることは好ましくない。

そこで、内圧が端室の圧力以下のドレンタンクを別途設けて、端室内に溜まったドレンをドレンタンク内に排出する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、別途、ドレンタンクを設ける必要があり、設備コストがかさんでしまう。

本発明は、上記状況を鑑み、設備コストの増加を抑えつつも、湿分分離加熱器の端室内に溜まるドレンの量を少なくすることができる湿分分離加熱器、及びこれを備えている湿分分離加熱設備を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための発明に係る一態様としての湿分分離加熱器は、
水平な軸方向に延び、該軸方向の両端が封止されて、内部に被加熱蒸気が流入する筒状の容器と、前記容器内を前記軸方向で分割して、端室と前記被加熱蒸気が流入する蒸気室とに仕切る端仕切板と、前記端仕切板を貫通し、一部が前記端室内に位置し、他の一部が前記蒸気室内に位置して、該蒸気室内に流入した前記被加熱蒸気を加熱用蒸気で加熱する加熱器と、を備え、前記加熱器には、前記被加熱蒸気と熱交換した前記加熱用蒸気及び／又はそのドレンを前記端室を経て前記容器外に排出する蒸気ドレン管が設けられ、前記容器には、前記端室の圧力よりも高い圧力の高圧流体を供給する高圧流体供給源と接続され、前記端室の下方から該端室内に貫通し、前記高圧流体を該端室内に噴出するノズルが設けられていることを特徴とする。

当該湿分分離加熱器では、端室の底にドレンが溜まっていても、端室の下方から端室内に噴出する高圧流体により、このドレンが吹き飛ばされ、その一部が加熱器の蒸気ドレン管に接する。加熱器の蒸気ドレン管内には、蒸気室に流入する被加熱蒸気を加熱するための蒸気又はそのドレンが流れるため、この蒸気ドレン管は、端室の底に溜まったドレンよりもはるかに温度が高い。このため、蒸気ドレン管に接したドレンは、気化して蒸気となる。この蒸気の一部は、例えば、容器と端仕切板との隙間から蒸気室内に流入する。

したがって、当該湿分分離加熱器では、端室の底にドレンが溜まっていても、これを気化させて端室外に流出させることができる。また、湿分分離加熱器を備えている蒸気プラントでは、湿分分離加熱器の端室内の圧力よりも高い蒸気等の高圧流体を保有する機器等が多数存在する。このため、当該湿分分離加熱器では、蒸気プラント内の機器等を高圧流体供給源として容易に利用でき、端室内のドレンを回収するために、内圧が端室の圧力以下のドレンタンクを別途設けるよりも、設備コストの増加を抑えることができる。

ここで、前記湿分分離加熱器において、前記ノズルから前記端室内に噴出された前記高圧流体が前記蒸気ドレン管に向かうよう、該高圧流体をガイドするガイド部材を備えていてもよい。

加熱器において、伝熱管を通った加熱用蒸気及び／又はそのドレンは、蒸気回収室に一時的に滞留した後、蒸気ドレン管から外部に排出される。このため、加熱器の蒸気ドレン管内では、加熱用蒸気のドレン等が蒸気回収室内でのドレン等の流速よりも高い流速で流れている。したがって、加熱器において、蒸気回収室を内部に形成しているボンネット等の外壁における内外の流体の熱交換率よりも、蒸気ドレン管における内外の流体の熱交換率の方が高い。

そこで、当該湿分分離加熱器では、ガイド部材により、ノズルから端室内に噴出した高圧気体を積極的に加熱器の蒸気ドレン管に導くことで、端室の底に溜まったドレンと蒸気ドレン管との接触率（接触する確率）を高めている。この結果、当該湿分分離加熱器では、端室の底に溜まったドレンを効率的に気化させることができる。

また、以上のいずれかの前記湿分分離加熱器において、前記蒸気ドレン管は、前記端室内で蛇行していてもよい。

当該湿分分離加熱器では、蒸気ドレン管が端室内で蛇行し、端室内での管長が長いため、吹き飛ばされたドレンは、この蒸気ドレン管との接触率が高くなる。

上記目的を達成するための発明に係る一態様としての湿分分離加熱設備は、
以上のいずれかの前記湿分分離加熱器と、前記湿分分離加熱器の前記蒸気室内の下部に溜まったドレンを受け入れる、前記高圧流体供給源としてのドレンタンクと、前記ドレンタンクの上部と前記ノズルとを接続し、該ドレンタンク内の蒸気を前記高圧流体として前記ノズルに供給する高圧流体ラインと、を備えていることを特徴とする。

湿分分離加熱器を設置した場合に、この設置と合わせて、湿分分離加熱器からのドレンを受け入れるドレンタンクも設置される。当該湿分分離加熱設備では、このドレンタンクを高圧流体供給源として利用しているので、設備コストの増加を抑えることができる。

ここで、前記湿分分離加熱設備において、前記高圧流体ラインには、前記ドレンタンク内から前記ノズルを介して前記端室内に供給される前記蒸気の流量を調節する流量調節弁が設けられていてもよい。

当該湿分分離加熱設備では、ドレンタンク内からノズルを介して端室内に供給される蒸気の流量を調節することができる。

本発明では、設備コストの増加を抑えつつも、湿分分離加熱器の端室内に溜まるドレンの量を少なくすることができる。

本発明に係る一実施形態における湿分分離加熱器の要部切欠き斜視図である。 本発明に係る一実施形態における湿分分離加熱器の縦断面図である。 図２におけるIII−III線断面図である。 図３におけるIＶ−IＶ線断面図である。 図２におけるＶ−Ｖ線断面図である。 本発明に係る一実施形態における湿分分離加熱器の要部を切り欠いた拡大斜視図である。 本発明に係る一実施形態における湿分分離加熱器及びドレンタンクの要部縦断面図である。 本発明に係る一実施形態における蒸気プラントの系統図である。 本発明に係る一実施形態の変形例における湿分分離加熱器及びドレンタンクの要部縦断面図である。

以下、本発明に係る湿分分離加熱設備の一実施形態及びその変形例について、図面を参照して詳細に説明する。

「湿分分離加熱設備の実施形態」
まず、本発明に係る湿分分離加熱設備の一実施形態について、図１〜図８を用いて説明する。

本実施形態の湿分分離加熱設備は、図８に示すように、蒸気プラントの一部を構成している。この蒸気プラントは、ＢＷＲ（Boiling Water Reactor）型原子炉圧力容器１と、これを覆う原子炉格納容器２と、原子炉圧力容器１で発生した蒸気で駆動する高圧蒸気タービン３と、高圧蒸気タービン３から排気された蒸気から湿分を分離すると共にこの蒸気を加熱する湿分分離加熱設備４と、湿分分離加熱設備４からの蒸気で駆動する低圧蒸気タービン５と、高圧蒸気タービン３及び低圧蒸気タービン５の駆動で発電する発電機６と、低圧蒸気タービン５から排気された蒸気を水に戻す復水器７と、復水器７内の水を原子炉圧力容器１内に送る給水ポンプ８と、を備えている。

湿分分離加熱設備４は、高圧蒸気タービン３から排気された蒸気から湿分を分離すると共にこの蒸気を加熱する湿分分離加熱器Ｍと、この湿分分離加熱器Ｍ内に溜まったドレンを受け入れるドレンタンクＴと、を備えている。

湿分分離加熱器Ｍは、図１〜図５に示すように、被加熱蒸気Ｓが内部に入り込む筒状の容器１０と、容器１０内に入り込んだ被加熱蒸気Ｓを加熱する加熱器５５Ａ，５５Ｂと、を備えている。なお、図３は図２におけるIII−III線断面図であり、図４は図３におけるIＶ−IＶ線断面図であり、図５は図２におけるＶ−Ｖ線断面図である。

容器１０は、水平な軸方向Ｈに延びる円筒状の胴体１５と、胴体１５における軸方向Ｈの端を塞ぐ鏡１６と、を有している。この容器１０の内部は、端仕切板６０により、端室６２と蒸気室２０とに軸方向Ｈに分割されている。なお、以下では、水平な方向であって軸方向Ｈと垂直な方向を横幅方向Ｗとする。

容器１０には、蒸気室２０内に被加熱蒸気Ｓを受け入れる蒸気入口１１と、蒸気室２０内で湿分分離及び加熱された過熱蒸気ＨＳを送出する複数の蒸気出口１２と、蒸気ドレンＤを蒸気室２０内から排出する複数の蒸気ドレン排出口１３と、が形成されている。蒸気入口１１は、容器１０の下部であって、軸方向Ｈの中央部に形成されている。また、複数の蒸気ドレン排出口１３は、容器１０の下部であって、蒸気入口１１を基準として軸方向Ｈの両側に形成されている。複数の蒸気出口１２は、容器１０の上部に、軸方向Ｈに並んで形成されている。なお、複数の蒸気出口１２のうち、１つの蒸気出口１２は、蒸気入口１１と同様、軸方向Ｈの中央部に形成されている。

蒸気室２０内には、蒸気入口１１から流入した被加熱蒸気Ｓが入り込む蒸気受入室２１と、蒸気受入室２１と連通し且つ軸方向Ｈにおける蒸気受入室２１の両側に隣接している供給マニホールド室２２（図４及び図５参照）と、供給マニホールド室２２と連通し且つ供給マニホールド室２２の下側に隣接している湿分分離室２３（図４及び図５参照）と、湿分分離室２３と連通し加熱器５５Ａ，５５Ｂが収納されている加熱室２４と、湿分分離室２３に連通し且つこの湿分分離室２３及び加熱室２４の下側に隣接している蒸気ドレン回収室２５（図４及び図５参照）と、加熱室２４及び蒸気出口１２と連通し且つ蒸気受入室２１、供給マニホールド室２２及び加熱室２４の上側に隣接している蒸気回収マニホールド室２６と、が形成されている。

蒸気回収マニホールド室２６は、図１及び図２に示すように、蒸気室２０の軸方向Ｈのほぼ全体にわたって、蒸気室２０内の上部に形成されている。一方、蒸気受入室２１は、蒸気室２０の軸方向Ｈの中央部に、蒸気回収マニホールド室２６の下側に隣接して形成されている。この蒸気回収マニホールド室２６と蒸気受入室２１とは、図３及び図６に示すように、天井板３０により仕切られている。

供給マニホールド室２２、湿分分離室２３、加熱室２４及び蒸気ドレン回収室２５は、いずれも、図１、図２及び図４に示すように、軸方向Ｈにおける蒸気受入室２１の両側に隣接している。図２及び図５に示すように、軸方向Ｈで蒸気受入室２１からズレた位置には、横幅方向Ｗの中央に加熱室２４が形成されている。さらに、横幅方向Ｗにおける加熱室２４の両側に供給マニホールド室２２が形成され、横幅方向Ｗにおける加熱室２４の両側であって供給マニホールド室２２の下側に湿分分離室２３が形成されている。蒸気受入室２１、加熱室２４及び供給マニホールド室２２の上側には、蒸気回収マニホールド室２６が形成されている。また、軸方向Ｈで蒸気受入室２１からズレた位置であって、加熱室２４及び湿分分離室２３の下側には蒸気ドレン回収室２５が形成されている。

軸方向Ｈで蒸気受入室２１と隣接している供給マニホールド室２２、湿分分離室２３、加熱室２４及び蒸気ドレン回収室２５のうち、湿分分離室２３、加熱室２４及び蒸気ドレン回収室２５は、図１〜図３及び図６に示すように、蒸気受入室２１との間が横仕切板３３により仕切られている。なお、供給マニホールド室２２は、蒸気受入室２１と連通させるため、蒸気受入室２１との間は横仕切板３３で仕切られておらず、開口している。

供給マニホールド室２２は、図５及び図６に示すように、この供給マニホールド室２２の上側に隣接している蒸気回収マニホールド室２６との間が傾斜板３５により仕切られている。この傾斜板３５は、横幅方向Ｗにおいて、その中央部から遠ざかるに連れて次第に上側に向って傾斜し、中央部から最も遠い端部が容器１０の内面に接合されている。

湿分分離室２３は、図４及び図５に示すように、この湿分分離室２３の上側に隣接している供給マニホールド室２２との間が分配板３６により仕切られている。この分配板３６には、上下方向Ｖに貫通し、横幅方向Ｗに長いスリット３７が複数形成されている。蒸気ドレン回収室２５は、この蒸気ドレン回収室２５の上側に隣接している加熱室２４及び湿分分離室２３との間が底板３８により仕切られている。加熱室２４は、横幅方向Ｗにおける加熱室２４の両側に隣接している供給マニホールド室２２及び湿分分離室２３と縦仕切板４３により仕切られている。この縦仕切板４３の上端４３ｕには、図６に示すように、蒸気回収マニホールド室２６と蒸気受入室２１との間を仕切る天井板３０の軸方向Ｈの端縁が接合されている。さらに、この縦仕切板４３の上端４３ｕには、図５及び図６に示すように、供給マニホールド室２２と蒸気回収マニホールド室２６との間を仕切る傾斜板３５の中央側端部が接合されている。また、この縦仕切板４３の上下方向Ｖの中央部には、湿分分離室２３と供給マニホールド室２２との間を仕切る分配板３６の中央側端部が接合されている。

図５に示す蒸気回収マニホールド室２６、供給マニホールド室２２、湿分分離室２３、加熱室２４、蒸気ドレン回収室２５で、軸方向Ｈにおける蒸気受入室２１と反対側の端部は、図１及び図２に示すように、いずれも、端仕切板６０で塞がれている。このため、供給マニホールド室２２と蒸気回収マニホールド室２６とを仕切る傾斜板３５、湿分分離室２３と供給マニホールド室２２との間に配置されている分配板３６、供給マニホールド室２２及び湿分分離室２３と加熱室２４とを仕切る縦仕切板４３、加熱室２４及び湿分分離室２３と蒸気ドレン回収室２５との間に配されている底板３８の軸方向Ｈの端は、いずれも、端仕切板６０に接合されている。なお、端仕切板６０の上端には、図７に示すように、蒸気回収マニホールド室２６と端室６２とを連通させて、蒸気室２０内の空気を抜くための空気抜き孔６１が形成されている。

蒸気受入室２１内には、図１〜図３、図６に示すように、軸方向Ｈに垂直な断面形状がＵ字型を成し、Ｕ字の湾曲箇所に相当する部分が下側を向いているバッフルプレート５０が配置されている。

湿分分離室２３内には、図４及び図５に示すように、ミストセパレータ５３が配置されている。このミストセパレータ５３は、複数の波板（不図示）を軸方向Ｈに等間隔に配置したもので、波板の各頂部に被加熱蒸気Ｓの流れに対向するよう邪魔板（不図示）が設けられている。複数の波板の頂部及び底部は、いずれも、上下方向Ｖに延びている。湿分分離室２３と蒸気ドレン回収室２５との間を仕切る底板３８には、ミストセパレータ５３を構成する複数の波板の下部に相当する位置で上下方向Ｖに貫通した開口３９が形成されている。

加熱器５５Ａ，５５Ｂは、図１及び図２に示すように、容器１０内の下方に配置されている第一加熱器５５Ａと、容器１０内の上方に配置されている第二加熱器５５Ｂとがある。

各加熱器５５Ａ，５５Ｂは、いずれも、Ｕ字管で形成されている伝熱管５６と、伝熱管５６の端部が固定されている管板５７と、管板５７における伝熱管５６が延びている側と反対側を覆うボンネット５８と、管板５７とボンネット５８の内面とで形成される空間を上下に仕切る仕切板５９と、を有している。Ｕ字管である伝熱管５６は、湾曲側の端部５６ａが容器１０の軸方向Ｈの中央部側に向けられ、伝熱管５６の管端５６ｂが容器１０の軸方向Ｈの端部側に向けられている。管板５７とボンネット５８の内面とで形成される空間で、仕切板５９より上側の空間が蒸気受入室５９ａを形成し、仕切板５９より下側の空間が蒸気回収室５９ｂを形成している。ボンネット５８には、蒸気受入室５９ａに加熱用蒸気を供給する蒸気供給管５８ｉが接続されていると共に、蒸気回収室５９ｂ内の加熱用蒸気及び／又はそのドレンを外部に排出する蒸気ドレン管５８ｏが接続されている。

第一加熱器５５Ａの伝熱管５６には、蒸気供給管５８ｉ及び蒸気受入室５９ａを介して、第一加熱用蒸気Ｓ１が外部から供給される。また、第二加熱器５５Ｂの伝熱管５６には、蒸気供給管５８ｉ及び蒸気受入室５９ａを介して、第二加熱用蒸気Ｓ２が供給される。なお、第一加熱用蒸気Ｓ１は、高圧蒸気タービン３（図８参照）から湿分分離加熱器Ｍの蒸気受入室２１に流入する被加熱蒸気Ｓの温度よりも高い温度の蒸気である。また、第二加熱用蒸気Ｓ２は、第一加熱用蒸気Ｓ１の温度よりも高い温度の蒸気である。

第一加熱器５５Ａのボンネット５８は、端室６２内に配置され、その伝熱管５６は、端仕切板６０を貫通して加熱室２４内に位置している。また、第二加熱器５５Ｂのボンネット５８は、容器１０外に配置され、その伝熱管５６は、容器１０の鏡１６及び端仕切板６０を貫通して、端室６２内及び加熱室２４内に位置している。図６に示すように、各加熱器５５Ａ，５５Ｂにおける伝熱管５６の湾曲側の端部５６ａは、横仕切板３３を軸方向Ｈに貫通し、この横仕切板３３及び天井板３０の軸方向Ｈの端部よりも、容器１０の軸方向Ｈにおける中央部側に位置し、囲い板４４で覆われている。

容器１０の鏡１６には、図１及び図７に示すように、鏡１６の下方から端室６２内に貫通し、吹付用蒸気Ｓ３を端室６２内に噴出するノズル６３が設けられている。

ドレンタンクＴの上部には、図７に示すように、湿分分離加熱器Ｍの蒸気ドレン回収室２５内に溜まった蒸気ドレンＤを受け入れるドレン受入口７１と、内部の蒸気を排出する蒸気排出口７２とが形成されている。また、このドレンタンクＴの下部には、内部の蒸気ドレンＤを排出するドレン排出口７３が形成されている。

ドレンタンクＴの蒸気排出口７２と湿分分離加熱器Ｍのノズル６３とは、ドレンタンクＴ内の上部に滞留する蒸気を吹付用蒸気Ｓ３として端室６２内に供給するため、吹付用蒸気ライン（高圧流体ライン）７５で接続されている。この吹付用蒸気ライン７５には、ここを通る吹付用蒸気Ｓ３の流量を調節する流量調節弁７６が設けられている。

次に、以上で説明した湿分分離加熱設備４での蒸気及びドレンの流れについて説明する。

図１〜図３及び図６に示すように、高圧蒸気タービン３（図８参照）で使用された被加熱蒸気Ｓが蒸気入口１１から蒸気受入室２１内へ流入すると、この被加熱蒸気Ｓは、バッフルプレート５０で蒸気受入室２１内への流入時の衝撃を緩和されながら、上方で且つ横幅方向Ｗの両側に案内されて、供給マニホールド室２２内へ流入する。

供給マニホールド室２２内へ流入した被加熱蒸気Ｓは、図４及び図５に示すように、分配板３６のスリット３７を介して湿分分離室２３内に流入する。湿分分離室２３内では、被加熱蒸気Ｓがミストセパレータ５３を構成する複数の波板及び邪魔板等に接触することで、この被加熱蒸気Ｓ中の湿分が複数の波板及び邪魔板に捕捉され、下方に流れ落ち、底板３８の開口３９から蒸気ドレン回収室２５内に流れ込む。蒸気ドレン回収室２５に流れ込んだ湿分、つまり蒸気ドレンＤは、一部の被加熱蒸気Ｓと共に、蒸気ドレン排出口１３から流出し、ドレンタンクＴ内に流れ込む。

一方、ミストセパレータ５３を通過した被加熱蒸気Ｓは、加熱室２４内に流入して、この加熱室２４内を上方に流れる過程で、第一加熱器５５Ａ及び第二加熱器５５Ｂにより加熱され、過熱蒸気ＨＳになる。この過熱蒸気ＨＳは、加熱室２４から蒸気回収マニホールド室２６に流入した後、蒸気出口１２から外部に流出する。この湿分分離加熱器Ｍから流出した過熱蒸気ＨＳは、低圧蒸気タービン５（図８参照）に送られる。

ドレンタンクＴ内に流入した蒸気ドレンＤ及び一部の被加熱蒸気Ｓは、図７に示すように、気相と液相とに分かれてドレンタンクＴ内に一時的に溜まる。このドレンタンクＴ内の圧力Ｐ４は、湿分分離加熱器Ｍのドレン回収室や加熱室内の圧力Ｐ１，Ｐ２とほぼ同じである。一方、湿分分離加熱器Ｍの端室６２内の圧力Ｐ３は、蒸気ドレン回収室２５や加熱室２４内の圧力Ｐ１，Ｐ２よりはるかに低いため、ドレンタンクＴ内の圧力Ｐ４に対してもはるかに低い。このため、ドレンタンクＴ内の上部に滞留している気相の流体（高圧流体）、つまり吹付用蒸気Ｓ３は、このドレンタンクＴの上部に形成されている蒸気排出口７２、吹付用蒸気ライン（高圧流体ライン）７５、湿分分離加熱器Ｍのノズル６３を介して、湿分分離加熱器Ｍの端室６２の下方から端室６２内に噴出する。

ところで、端室６２は、ノズル６３が設けられていない場合、蒸気が流れる経路の一部を成さないため、この端室６２には、基本的に、蒸気は流入しない。しかしながら、前述したように、加熱室２４の圧力Ｐ１，Ｐ２は端室６２の圧力Ｐ３より高いため、端仕切板６０と各加熱器５５Ａ，５５Ｂの伝熱管５６との隙間から加熱室２４内の被加熱蒸気Ｓが流入する。特に、端仕切板６０と第一加熱器５５Ａの伝熱管５６との隙間から加熱室２４内の被加熱蒸気Ｓが流入する。これは、被加熱蒸気Ｓにとって、第一加熱器５５Ａは第二加熱器５５Ｂよりも上流側に位置しているため、第一加熱器５５Ａの伝熱管５６の周りの被加熱蒸気Ｓの圧力Ｐ１が、第二加熱器５５Ｂの伝熱管５６周りの被加熱蒸気の圧力Ｐ２よりも僅かに高いからである。

加熱室２４から端室６２内に流入した蒸気は、凝縮しドレンとして端室６２内に溜まる。端室６２内のドレン量が多くなり、端室６２内のドレンレベルが高くなると、端室６２内に位置している第一加熱器５５Ａのボンネット５８の上部や蒸気供給管５８ｉとドレンとが接触することになる。この結果、第一加熱器５５Ａの蒸気供給管５８ｉや蒸気受入室５９ａ内を流れる第一加熱用蒸気Ｓ１が冷却され、被加熱蒸気Ｓの加熱効率が低下する。このため、端室６２内にドレンが溜まることは好ましくない。

本実施形態では、吹付用蒸気ライン７５中の流量調節弁７６が開いていれば、ドレンタンクＴ内の蒸気が吹付用蒸気Ｓ３として端室６２内に噴出するので、端室６２内の圧力が高まり、端仕切板６０と各加熱器５５Ａ，５５Ｂの伝熱管５６との隙間から端室６２内に流入する加熱室２４内の被加熱蒸気Ｓの量が少なくなる。

また、仮に、端室６２の底にドレンが溜まっていても、端室６２の下方から端室６２内に噴出する吹付用蒸気Ｓ３により、このドレンが吹き飛ばされ、その一部が第一加熱器５５Ａのボンネット５８の下面や蒸気ドレン管５８ｏに接する。しかも、蒸気ドレン管５８ｏは、図１及び図７に示すように、端室６２内で蛇行し、端室６２内での管長が長いため、吹き飛ばされたドレンは、この蒸気ドレン管５８ｏとの接触率が高くなる。この第一加熱器５５Ａのボンネット５８内や蒸気ドレン管５８ｏ内には、第一加熱器５５Ａの伝熱管５６に供給された高温の第一加熱用蒸気Ｓ１、又はそのドレンが流れるため、第一加熱器５５Ａのボンネット５８の下面や蒸気ドレン管５８ｏは、端室６２の底に溜まったドレンよりもはるかに温度が高い。このため、第一加熱器５５Ａのボンネット５８の下面や蒸気ドレン管５８ｏに接したドレンは、気化して蒸気となる。この蒸気の一部は、例えば、端仕切板６０と第二加熱器５５Ｂの伝熱管５６との隙間から加熱室２４内に流入し、他の一部は、端仕切板６０の空気抜き孔６１から加熱室２４よりもさらに圧力の低い蒸気回収マニホールド室２６内に流入する。

したがって、本実施形態では、端室６２の底にドレンが溜まっていても、これを気化させて端室６２外に流出させることができる。

よって、本実施形態では、湿分分離加熱器Ｍの端室６２内に溜まるドレンの量を少なくすることができる。しかも、湿分分離加熱器Ｍを設置した場合に、この設置と合わせて設置されるドレンタンクＴを、端室６２内に溜まったドレンを吹き飛ばす高圧流体の供給源としているため、設備コストの増加を抑えることができる。

なお、吹付用蒸気ライン７５中の流量調節弁７６は、常時開けておいてもよいが、定期的に一時的に開けるようにしてもよい。

「湿分分離加熱器の変形例」
次に、以上で説明した湿分分離加熱器の変形例について、図９を用いて説明する。

本変形例の湿分分離加熱器Ｍは、ノズル６３から端室６２内に噴出した吹付用蒸気Ｓ３を積極的に第一加熱器５５Ａの蒸気ドレン管５８ｏに導くガイド部材６５を設けたものである。

ガイド部材６５がない場合、前述したように、端室６２の底に溜まったドレンは、ノズル６３から端室６２内に噴出した吹付用蒸気Ｓ３により、第一加熱器５５Ａのボンネット５８の下面や蒸気ドレン管５８ｏに接する。第一加熱器５５Ａにおけるボンネット５８内の蒸気回収室５９ｂでは、第一加熱器５５Ａの伝熱管５６に供給された第一加熱用蒸気Ｓ１及び／又はそのドレンが一時的に滞留している。一方、この第一加熱器５５Ａの蒸気ドレン管５８ｏ内では、第一加熱用蒸気Ｓ１及び／又はそのドレンが蒸気回収室５９ｂ内でのドレンの流速よりも高い流速で流れている。したがって、ボンネット５８の内外の流体の熱交換率よりも、蒸気ドレン管５８ｏの内外の流体の熱交換率の方が高い。

そこで、本変形例では、ガイド部材６５により、ノズル６３から端室６２内に噴出した吹付用蒸気Ｓ３を積極的に第一加熱器５５Ａの蒸気ドレン管５８ｏに導くことで、端室６２の底に溜まったドレンと蒸気ドレン管５８ｏとの接触率を高めている。この結果、本変形例では、端室６２の底に溜まったドレンを効率的に気化させることができる。

なお、以上の実施形態及び変形例では、湿分分離加熱器ＭのドレンタンクＴを高圧流体供給源とし、このドレンタンクＴ内の吹付用蒸気Ｓ３を高圧流体として、湿分分離加熱器Ｍの端室６２に噴出させるが、蒸気プラントにおける他の高圧流体供給源からの蒸気を高圧流体として、湿分分離加熱器Ｍの端室６２に噴出させるようにしてもよい。このように構成しても、蒸気プラント中には、湿分分離加熱器Ｍの端室６２内の圧力よりも高い蒸気を保有する機器等が多数存在するため、内圧が端室６２の圧力以下のドレンタンクを別途設けるよりも、設備コストの増加を抑えることができる。

３：高圧蒸気タービン、４：湿分分離加熱設備、５：低圧蒸気タービン、１０：容器、１１：蒸気入口、１２：蒸気出口、１５：胴体、１６：鏡、２０：蒸気室、２１：蒸気受入室、２２：供給マニホールド室、２３：湿分分離室、２４：加熱室、２５：蒸気ドレン回収室、２６：蒸気回収マニホールド室、３０：天井板、３３：横仕切板、３５：傾斜板、３６：分配板、３８：底板、４３：縦仕切板、４４：囲い板、５０：バッフルプレート、５３：ミストセパレータ、５５：加熱器、５５Ａ：第一加熱器、５５Ｂ：第二加熱器、５６：伝熱管、５８：ボンネット、５８ｉ：蒸気供給管、５８ｏ：蒸気ドレン管、５９：仕切板、５９ａ：蒸気受入室、５９ｂ：蒸気回収室、６０：端仕切板（又は、仕切板）、６１：空気抜き孔、６２：端室、６３：ノズル、６５：ガイド部材、７５：吹付用蒸気ライン、７６：流量調節弁、Ｍ：湿分分離加熱器、Ｔ：ドレンタンク（高圧流体供給源）、Ｓ：被加熱蒸気、ＨＳ：過熱蒸気、Ｓ１：第一加熱用蒸気、Ｓ２：第二加熱用蒸気、Ｓ３：吹付用蒸気（高圧流体）

Claims (5)

1. 水平な軸方向に延び、該軸方向の両端が封止されて、内部に被加熱蒸気が流入する筒状の容器と、
   前記容器内を前記軸方向で分割して、端室と前記被加熱蒸気が流入する蒸気室とに仕切る端仕切板と、
   前記端仕切板を貫通し、一部が前記端室内に位置し、他の一部が前記蒸気室内に位置して、該蒸気室内に流入した前記被加熱蒸気を加熱用蒸気で加熱する加熱器と、
   を備え、
   前記加熱器には、前記被加熱蒸気と熱交換した前記加熱用蒸気及び／又はそのドレンを前記端室を経て前記容器外に排出する蒸気ドレン管が設けられ、
   前記容器には、前記端室の圧力よりも高い圧力の高圧流体を供給する高圧流体供給源と接続され、前記端室の下方から該端室内に貫通し、前記高圧流体を該端室内に噴出するノズルが設けられている、
   ことを特徴とする湿分分離加熱器。
2. 請求項１に記載の湿分分離加熱器において、
   前記ノズルから前記端室内に噴出された前記高圧流体が前記蒸気ドレン管に向かうよう、該高圧流体をガイドするガイド部材を備えている、
   ことを特徴とする湿分分離加熱器。
3. 請求項１又は２に記載の湿分分離加熱器において、
   前記蒸気ドレン管は、前記端室内で蛇行している、
   ことを特徴とする湿分分離加熱器。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の湿分分離加熱器と、
   前記湿分分離加熱器の前記蒸気室内の下部に溜まったドレンを受け入れる、前記高圧流体供給源としてのドレンタンクと、
   前記ドレンタンクの上部と前記ノズルとを接続し、該ドレンタンク内の蒸気を前記高圧流体として前記ノズルに供給する高圧流体ラインと、
   を備えていることを特徴とする湿分分離加熱設備。
5. 請求項４に記載の湿分分離加熱設備において、
   前記高圧流体ラインには、前記ドレンタンク内から前記ノズルを介して前記端室内に供給される前記蒸気の流量を調節する流量調節弁が設けられている、
   ことを特徴とする湿分分離加熱設備。

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