JP6616425B2 - 横置伝熱管束を有する蒸気発生器およびその組み立て方法 - Google Patents

Description

本発明は電気事業に関し、特に、ロシア型加圧水型原子炉（ＶＶＥＲ）を有する原子力発電施設用の横置蒸気発生器に関する。

横置蒸気発生器は、発電分野において広く用いられ、原子力工業分野への応用を目的としては設計されていないものの、その多くの重要な特徴は、原子力発電施設に適用される蒸気発生器の特徴と一致する。例えば特許文献１に開示された蒸気発生器はドラム型の圧力容器を有する。この容器は長手方向の軸が一般に水平であり、複数本の伝熱管を収容可能である。これらの伝熱管は複数の部分にグループ分けされており、大部分は互いに平行に配置され、支持枠に固定されている。同様の解決方法は、特許文献２〜４に記載される。当該構成によれば、伝熱管の閉塞には管板が用いられる。このような管板の製造には、構造あたりの高比重金属量および、伝熱管の管板への埋め込み中に伝熱管と管板との接続部を密封する複雑な工程が伴う。管板を用いて蒸気発生器の動作を行うと、スラリーが管板表面に堆積する可能性があり、腐食が促進され得る。この蒸気発生器の熱出力および蒸気能力値は、原子力発電施設用の蒸気発生器の要件を下回る。

本発明は、原子力発電施設用としては一般的な横置蒸気発生器（以下、単に「蒸気発生器」とも呼ぶ。）、例えば、特許文献５および特許文献特許文献６に開示された蒸気発生器に関し、縦置蒸気発生器には関しない。
原子力発電施設用の公知の横置蒸気発生器は、その設計に管板を含まない。その代わりに、横置蒸気発生器の容器には、二つの垂直な円筒状ヘッダ、すなわち、１次冷却材用入口ヘッダおよび出口ヘッダが含まれる。当該ヘッダは、横置伝熱管束に接続される。水平に配置された伝熱管は、ヘッダの垂直な円筒状表面に取り付けられる。１次冷却材の円筒状ヘッダの製造工程では、構造あたりの金属比重が管板金属比重よりも少ないことが必要である。

本発明に最も類似する先行技術は、特許文献７に開示された蒸気発生器である。この蒸気発生器は、容器、入口ヘッダおよび出口ヘッダ、ならびに、これらのヘッダに接続された、水平方向に１列に並ぶ伝熱管束を含む。この伝熱管束はスペーサを備えており、垂直に伸びる管間トンネルによって複数の塊（バンク）に分けられている。水平な伝熱管は、水平方向には間隔（１．４４÷１．５５）ｄで、垂直方向には間隔（１．３５÷１．４０）ｄで取り付けられている。ここで、ｄは伝熱管の直径を表す。この技術的解決方法によれば、伝熱管束における伝熱管の最適な間隔を選択できる。しかしながら、蒸気発生器の空間において１次冷却材と２次冷却材との間での伝熱効率を向上するために必要かつ十分な、蒸気発生器の全体寸法は維持されない。

同時に、蒸気発生器の容器の長さまたは直径の増大により、一方では、伝熱面積が拡大するが、以下に示す多くの不利益ももたらされる。
−蒸気発生器の輸送が困難である。
−蒸気発生器の支持体への取り付け時に問題が発生し得る。
−伝熱管の長さの増大により、その製造がますます複雑になる。
−容器およびその内容物の金属比重が増加する。
−蒸気発生器が原子炉設備建物の収納箱に適合しない可能性があり、その場合、原子力設備の建設および蒸気発生器の取り付け時に問題が発生する。

原子力発電施設用の横置蒸気発生器の既存モデルでは、容器の直径が、蒸気発生器の陸上輸送の許容値を既に超えている。容器の直径がさらに増大すれば、蒸気発生器の陸上輸送は不可能となる。これでは、水上輸送手段は陸上輸送手段よりも利用できないため、不合理である。
本発明による横置蒸気発生器の組み立て方法案に最も類似する方法は、非特許文献１に記載された方法である。この方法は、鍛造シェルである鋼鉄製の円筒容器に、プレス加工された２枚の楕円底、１次冷却材用の入口ヘッダおよび出口ヘッダ、給水ヘッダおよび化学試薬用ヘッダ、ならびに容器内のその他の構造物を、Ｕ字形伝熱管の束と共に溶接して蒸気発生器を製造するステップを必要とする。蒸気発生器の組み立て工程では、初めに、シェルが水平に位置合わせをされ、互いに溶接され、垂直なヘッダが容器に取り付けられて溶接で固定される。次に、伝熱管束の支持体が容器に取り付けられ、伝熱管束が形成され、その他の構造物が容器に取り付けられる。最後に、楕円底が容器に溶接される。蒸気発生器の容器が大規模で大重量であるため、鍛鋼シェルの縦置きの状態での組み立ておよび溶接は、必要以上に手間がかかり処理が不可能である。

欧州特許第１９２７８０９号明細書 特開平０６−３００２０１号公報 特開平１０−１４１６０３号公報 中国特許第２０３３８４９５２号明細書 国際公開第９３／２０３８６号 国際公開第９３／２０３８５号 ロシア特許第３０９２８号明細書

原子力発電施設の蒸気発生ユニット」、Ｎ．Ｇ．Ｒａｓｓｏｋｈｉｎ、Ｍｏｓｃｏｗ、Ｅｎｅｒｇｏａｔｏｍｉｚｄａｔ、１９８７年、６５〜６８ページ

本発明の目的は、全体寸法を大幅に増大することなく高い蒸気発生能力を有し、製造要件が緩和された、信頼性の高い蒸気発生器製造することである。
本発明の技術的効果は、発生した蒸気を蒸気発生器の容器において伝熱面で乾燥させるとともに、当該容器の構造あたりの金属比重を減少することである。
上記目的で請求される蒸気発生器は、横置きの伝熱管束を含む蒸気発生器であって、鋼鉄製の外郭（シェル）として製造され、給水入口管と蒸気出口管とを少なくとも１本ずつ、楕円蓋を２枚含む円筒形の溶接容器と、入口ヘッダと出口ヘッダと、両方のヘッダに接続されており、伝熱面を形成している伝熱管束とを備え、前記溶接容器の内径ｄ_vessは次の不等式に基づいて選択されており、前記溶接容器は、下から内径の３／４以下の高さまでが伝熱管束で占められており、前記溶接容器の上部に残された空間は蒸気乾燥に利用されることを特徴とする。

ここで、ｄ_vessは前記溶接容器の内径（ｍｍ）であり、Ｄは前記蒸気発生器の定格流量（ｔ／ｈ）であり、Ｎ_tbは前記伝熱管束の含む伝熱管の本数（本）であり、Ｓ_v、Ｓ_hはそれぞれ前記伝熱管束における伝熱管の垂直間隔、水平間隔（ｍｍ）であり、ｋは前記伝熱管束の配管形態の識別子（ｋ＝１はインライン配管を表し、ｋ＝２はジグザグ配管を表す。）であり、Ｈは前記溶接容器内の配管部分の高さであり、Ｈ≦３／４ｄ_vessである。

前記伝熱管束は、伝熱管の間を垂直方向に伸びている、幅１００ｍｍ〜２５０ｍｍの流路（トンネル）によって区切られた複数の塊（バンク）にグループ分けされている。これは、循環の改善および伝熱管の固定や間隔空けのための部材の配置に役立つ。
前記伝熱管束では伝熱管が下から上に連続的に詰められており、垂直方向において隣接する伝熱管の隙間は大きさが等しく、伝熱管の垂直間隔を超えない。

前記溶接容器の中に、少なくとも、前記伝熱管束の上に配置された給水分配装置と、蒸気室内に配置された非常用給水分配装置と、前記蒸気発生器を洗浄する間、化学試薬を供給するための装置と、穴の径が可変である穴あき水中板と、穴あき天井板とを含む。
本発明の第二の目的は、横置きの伝熱管束を含む蒸気発生器の容器を組み立てる方法を提供することであって、当該方法は、内径ｄ_vessの鋼鉄製のシェルを製造するステップと、シェルを組み合わせて溶接することにより円筒形状の容器を形成するステップと、前記容器に、給水入口管と蒸気出口管とを少なくとも１本ずつ、および入口ヘッダと出口ヘッダとを備え付けるステップと、両方のヘッダに伝熱管束を接続するステップと、前記容器の中に他の構造物を配置するステップと、前記容器の円筒形状の両端に２枚の楕円蓋を設置して前記容器に溶接するステップとを含む。前記容器は、シェルの位置合わせを行うことにより組み立てられる。例えば、まず、前記容器の中央部分となる二つの厚いシェルの位置合わせを行い、溶接する。次に、さらに二つの厚いシェルの位置合わせを行い、前記容器の中央部分に両側において溶接する。

前記容器の内径ｄ_vessは次の不等式に基づいて選択され、前記容器は、下から内径の３／４以下の高さまでが伝熱管束で占められており、前記溶接容器の上部に残された空間は蒸気乾燥に利用されることを特徴とする。

ここで、ｄ_vessは前記溶接容器の内径（ｍｍ）であり、Ｄは前記蒸気発生器の定格流量（ｔ／ｈ）であり、Ｎ_tbは前記伝熱管束の含む伝熱管の本数（本）であり、Ｓ_v、Ｓ_hはそれぞれ前記伝熱管束における伝熱管の垂直間隔、水平間隔（ｍｍ）であり、ｋは前記伝熱管束の配管形態の識別子（ｋ＝１はインライン配管を表し、ｋ＝２はジグザグ配管を表す。）であり、Ｈは前記溶接容器内の配管部分の高さである。

好ましいオプションでは、鍛造のシェル３つを継ぎ目で溶接することにより、前記蒸気発生器の容器を円筒形状に組み立てる。
別のオプションでは、鍛造のシェル４つを継ぎ目で溶接することにより、前記蒸気発生器の容器を円筒形状に組み立ててもよい。
蒸気発生器の容器の楕円底はプレス加工されている。

グレード１０ＧＮ２ＭＦＡの鋼鉄を含む高強度パーライト鋼で前記容器は製造される。
蒸気発生器は、容易な陸上輸送のために、最大内径が４２００ｍｍの容器を有することが好ましい。
伝熱管を段階的に屈曲させてＵ字螺旋に形作って１つの束に整え、伝熱管内の流体に伝熱管において１次冷却材用ヘッダへ向かう圧力が加わる程度の傾きを持たせた状態で伝熱管束を設置することにより、伝熱管内の流体が完全に排出されるようにする。

シェルの溶接後、蒸気発生器の円筒状容器における溶接の継ぎ目に、機械的処理および熱処理を行い、当該継ぎ目を保護膜で覆う。
横置伝熱管束を有する蒸気発生器およびその組み立て方法に係る本発明の実施形態を、図１〜図３を参照して以下にさらに詳述する。

蒸気発生器の全体図である。 蒸気発生器を楕円底から見た断面図である。 スペーサが間に挟まれた伝熱管を示す。 インライン配値の伝熱管の断面を示す。 ジグザグ配値の伝熱管の断面を示す。

ＶＶＥＲを有する原子力発電施設の蒸気発生器は、単一容器が横置型である熱交換ユニットであって、その中で伝熱面が液体中に沈められて配置されるように設計されている。この蒸気発生器は、添付の図面に示されている以下の構成要素を含む：容器１、伝熱管束（単に「束」ともいう。）２、１次冷却材用の入口ヘッダおよび出口ヘッダ３、給水分配装置４、非常用給水分配装置５、穴あき天井板６、穴あき水中板７、および化学試薬供給装置８。

蒸気発生器の主要寸法は容器１により決定される。容器１は、１次系の入口ヘッダおよび出口ヘッダ３、伝熱管束２として形成された伝熱面、およびその他の容器内の構造物を収容可能である。
容器１は、１次系の入口ヘッダおよび出口ヘッダ３が修理される際に用いられる２次系のマンホール９も収容可能である。容器１は、水平方向において長尺の円筒形状である溶接コンテナであって、その両端には楕円底１０が溶接されている。これらの楕円底１０には、２次系空間へのアクセス用マンホール１１が設置されている。

容器１はまた、１次冷却材供給用と除去用との接続管１２、蒸気除去用接続管１３、給水用接続管１４、およびその他の接続管とマンホールを含む。
１次冷却材用のヘッダ３は肉厚の円筒であり、それらの直径および厚さは場所によって異なる。各ヘッダ３は高強度のパーライト鋼からなり、その内面には耐腐食性の保護膜が積層されている。ヘッダ３は、中央の円筒部には、伝熱管１５の端を留めるための孔を有し、上部には、２次系のマンホール９を通じて内部にアクセスするための隙間（スプリット）を有する。

蒸気発生器の伝熱面は、グレード０８Ｃｒ１８Ｎｉ１０Ｔｉのオーステナイトステンレス鋼から成る伝熱管１５で形成される。伝熱管は、屈曲部がＵ字形である螺旋状に形成されて束２の中に配列され、ヘッダ３に向かって傾斜した状態で取り付けられている。これにより、伝熱管１５は水を完全に流し出すことが可能である。伝熱管１５は、その端をヘッダ３の内面に反溶接することにより、ヘッダ３に固定される。伝熱管１５を流体の圧力でヘッダ３の壁厚よりも大きく拡げ、ヘッダ３の外面付近では機械的に丸めさせる。この拡張工程は、ヘッダ３と伝熱管１５との間隙（スプリット）が閉じられるまで行われる。伝熱管１５は互いから一定の間隔で間隙を設けて（すなわち、束２の中で間隔を空けて）取り付けられている。これには、波形帯、平板等のスペーサ１６（図３）が用いられている。この固定構造により、伝熱管１５は熱膨張の間、移動可能である。

容器１の中に位置する内部装置は以下のものを含む。
−給水分配装置４。伝熱管束２の上方に位置し、パイプラインと、全長にわたって給排水口を有する分配管とから構成されている。この装置の製造に使用される主な物質はステンレス鋼である。
−非常用給水分配装置５。蒸気室に位置し、ヘッダと、全長にわたって給排水口を有する分配管とから構成されている。この製造に使用される物質はステンレス鋼である。
−蒸気発生器の洗浄中に化学試薬を供給する装置８。蒸気室に位置し、全長にわたって化学試薬排出口を有するヘッダから構成されている。この製造に使用される物質はステンレス鋼である。
−穴あき天井板６。蒸気発生器の上部に位置し、蒸気発生器から蒸気を抜く間、ヘッダ効果を低減させるように設計されている。この製造に使用される物質はステンレス鋼である。
−穴あき水中板７。ミシン目のように孔が開けられている。伝熱管束２の上方に位置し、蒸発面の蒸気負荷を均すように設計されている。この製造に使用される物質はステンレス鋼である。

蒸気発生器のこの構造の動作原理は以下の通りである。原子炉で加熱された冷却材は、１次冷却材用の入口ヘッダすなわち分配ヘッダ（ヘッダ３の片方）へ供給される。冷却材は分配ヘッダから束２に属する伝熱管１５へ供給され、これらの伝熱管１５を通過し、伝熱面を通じて熱を沸騰水へ伝える。冷却材は１次冷却材用の出口ヘッダすなわち収集ヘッダ（ヘッダ３の残りの片方）の中に収集され、循環ポンプによって収集ヘッダから原子炉へ戻される。蒸気発生器の容器１は沸騰水により、動作中に維持されるべきある高さまで満たされている。水は給水分配装置４によって蒸気発生器へ供給される。給水分配装置４から流出する水は沸騰水と混ざり合い、飽和温度まで加熱される。冷却材から伝わる熱は、蒸気発生器の配管の隙間において沸騰水の蒸発および蒸気の発生に費やされる。発生した蒸気は蒸気発生器の分離された部分へ上昇する。この部分は、自由空間、分離装置、またはこれら両方の組み合わせを含む。蒸気発生器の分離部分を通過後の蒸気は湿度が設計上の定格値である。蒸気はその後、蒸気発生器から汽水分離装置を通じて除去される。この装置は、蒸気除去用接続管１３、およびそれらの上流に取り付けられた穴あき天井板６を含む。蒸気発生器で生成された蒸気は、発電設備の蒸気動力サイクルに利用される。

一般の場合、非常用給水分配装置５、化学試薬供給装置８、穴あき天井板６、および穴あき水中板７は、蒸気発生器にとっては選択の自由な（重要ではない）部品（オプション）である。これらは、蒸気発生器の動作の信頼性、耐久性などの改善には必要とされるものに過ぎず、構造の異なる横置蒸気発生器には含まれていてもいなくてもよい。非常用給水分配装置５は、給水主管が損傷した場合、および、設計基準の事故の場合に２次系を通じた原子炉設備の冷却中、蒸気発生器への給水に用いられる。化学試薬供給装置８は、堆積した沈殿物および腐食生成物の除去目的で蒸気発生器を定期的に洗浄する間に用いられる。この装置は、化学試薬を蒸気発生器へ供給するのに用いられる。穴あき水中板７は、蒸気発生器の蒸気室の蒸気負荷を均すのに用いられる。これは、発生した蒸気の分離に関するパラメータを与えるのに必要であり、高出力の蒸気発生器にのみ関係する。穴あき天井板６は、蒸気発生器の蒸気室への通り道に抵抗を生じさせることにより、蒸気室内の蒸気の速度分布を一様にするのに用いられる。

原子力発電施設用の横置蒸気発生器は、以下の通りに組み立てられる：まず、円筒容器１は、例えば４つの鍛鋼シェルから製造され、水平または垂直姿勢で組み立てられる。例えば、縦置きの状態での組み立てでは、４つの鋼シェル全てを下から上に積層し位置合わせを行う。縦置きの状態での組み立て法では、コストを最小限に抑えつつ、組み立て精度が向上する。組み立てにおいて、位置合わせをしたシェルは、溶接で処理されるタブによって、シェルの剛性接続に十分な大きさの接合領域に接続される。この場合、溶接動作を容易に行うため、溶接機の補助内部および外部リングプラットフォームが作成される。そして、組み立てられた容器は、リフティングクレーンを用いて水平姿勢に戻される。溶接の継ぎ目グローブを確認して、リングの継ぎ目に対する次の自動溶接動作が行われる。その後、溶接の継ぎ目に熱処理を施し、蒸気発生器の容器の内面に積層することにより、溶接の継ぎ目は保護膜で覆われる。その後、熱拡散膜で覆われてもよい。

蒸気発生器組み立ての次の段階に進むには、単一または二部のプレス加工された楕円底１１、給水分配装置４、蒸気除去用接続管１３、入口ヘッダおよび出口ヘッダ３、並びにＵ字伝熱管１５（外径ｄ_tb、本数Ｎ_tb。）が製造される。そして、これら装置は容器１に取り付けて固定される。具体的には、ヘッダ３、伝熱管束２の支持体およびその他の容器内部装置が容器１に溶接される。楕円底１１が容器１に取り付けられて溶接される。溶接の継ぎ目は、蒸気発生器の容器と底とを接続し、蒸気発生器の容器の内面上に形成される。

以下の装置も製造して容器内に取り付けてもよい：非常用給水分配装置５、化学試薬供給装置８、穴あき天井板６、および穴あき水中板７。これらの構成要素は蒸気発生器にとってオプションである。しかし、上述の通り、これらは蒸気発生器の動作を改良し、特にその動作の信頼性を高めるために設計されている。
蒸気発生器の容器１は、その内径の４分の３以下の高さまで、下から上に伝熱管２が詰められ、容器の上部に残された空間は蒸気乾燥に利用される。伝熱管は、図２に示すように、伝熱管の間を垂直方向に延びている、幅１００ｍｍ〜２５０ｍｍのトンネルによって区切られた複数のバンクにグループ分けされる。

具体的には、蒸気発生器の容器は、その内径の４分の３以下であってその縦軸の上の１５０ｍｍ〜４００ｍｍ以上の高さまで、下から上に伝熱管２が詰められていることが理想的である。
伝熱管束２は、下から上に連続的に伝熱管１５が詰められるように形成される。スペーサ１６は伝熱管束２の中に、伝熱管１５の垂直間隔を超えない隙間を確保する。

実施例１
蒸気発生器を製造する。当該蒸気発生器は蒸気発生能力が１４７０ｔ／ｈに設定され、伝熱管の内径ｄｔｂが１６ｍｍであり、伝熱管の壁厚δが１．５ｍｍである。伝熱管束は１０，９８０本のジグザグ配列された伝熱管を有し、ｋ＝２が成立する。伝熱管束において、伝熱管の垂直間隔Ｓ_vは３８ｍｍであり、伝熱管の水平間隔Ｓ_hは２３ｍｍである。伝熱管束の高さＨは２３００ｍｍである。

本実施例によれば、蒸気発生器の容器は、４つの鍛鋼シェルからなる溶接円筒状容器として製造され、その両端には２つのプレス加工された楕円底が接続される。蒸気発生器の容器の内径ｄ_vessは、以下の比から選択される。

直径が２７００ｍｍ未満であり設定蒸気発生能力を有する蒸気発生器は、その設計に取り外し可能な分離器が含まれる場合、原理上は製造可能である。そして、蒸気発生器の容器の寸法を縮小し、その容積を伝熱面で完全に満たすことが可能である。直径が２７００ｍｍの容器には、直径が１６ｍｍの伝熱管を最大で１３，１０２本収容可能である。この場合、ジグザグ配列した伝熱管の間隔は、Ｓ_vが３８ｍｍであり、Ｓ_hが２３ｍｍである。しかしながら、伝熱管の固定や間隔空けのための部材を蒸気発生器に配置すること、および冷却材のヘッダの全面を伝熱管の取り付けに使用できないことを考慮すると、設定蒸気発生能力（設定蒸気変換面のパラメータ）を有し、容器の直径が２７００ｍｍ未満である金属製の蒸気発生器は、実質的に製造不可能である。そのような蒸気発生器の容器には、蒸気乾燥のための空間がない。

結果として、蒸気発生器の容器の直径が以下の基準を満たす値よりも小さい場合、上述の技術的効果は達成されない。

他方で、容器の内径が４２０２ｍｍを超える蒸気発生器も、製造不可能である。なぜならば、原子炉設備の蒸気乾燥パラメータには何ら改善のないまま、構造あたりの金属比重が増加し、輸送が困難になり、原子炉建物の蒸気発生器用収納箱が増大し、資本構成コストが増加するであろうからである。
蒸気発生器の蒸気乾燥パラメータは、蒸発面の上の蒸気空間の値および構成に依存する。本発明によれば、沸騰水で覆われた、すなわち、蒸発面に浸漬した伝熱管は、蒸気発生器の容器の内径の４分の３以下の高さ（Ｈ３／４ｄ_vess）を有するバンクに分けられることとなり、蒸気発生器の容器の上部に残された空間は蒸気乾燥に利用される。これらの条件下で、安定した蒸気乾燥パラメータが達成される。

しかしながら、伝熱管のバンクの高さが３／４ｄ_vessを超える場合、例えば高さが４／５ｄ_vessである場合、蒸発面の幅もまた約４／５ｄ_vessとなり、分離セクションの高さは１／５ｄ_vessとなるであろう。したがって、蒸気発生器の分離セクションは、収束角の大きなコンフューザーの形状を有することになり、蒸気発生器の容器での蒸気分離は不可能であろう。

実施例２
高機能蒸気発生器を製造する。当該蒸気発生器の蒸気発生能力を４０００ｔ／ｈに設定する。伝熱面を生成するため、外径が１２ｍｍの伝熱管を用いる。伝熱管は最低２ｍｍの隙間を設けて配列される。束における伝熱管の間隔Ｓ_vおよびＳ_hはいずれも１４ｍｍである。伝熱管はジグザグ配列される（ｋ＝２）。

伝熱管束の上部に位置する蒸気空間で蒸気が乾燥するのであれば、蒸気発生器の容器の直径を、設定配列および間隔で設定本数の伝熱管を収容するのに十分な最小値の範囲から選択することにより、構造あたりの金属比重が減少する。
本発明によれば、以下の経験的関係を用いて蒸気発生器の容器の内径の最小値を選択することができる。

本発明によれば、さらに、蒸気発生器の定格出力に依存して、蒸気発生器の容器の直径の範囲に対応する、異なる伝熱管本数を選択することができる。
伝熱条件を改善するために、伝熱管束における伝熱管の間隔を１８ｍｍまで拡大してもよい（Ｓ_v＝Ｓ_h＝１８ｍｍ）。表１に、伝熱管の間隔について、２つの選択肢に関するデータを示す。

表１に示す蒸気発生器の容器の直径の最小値を比較すると、束の含む伝熱管の間隔を拡大するためには、より多くの空間が必要である（Ｓ_v＝Ｓ_h＝１８ｍｍ）。しかしながら、容器の直径をさらに拡大しなければ、この空間は確保できない。容器の直径がさらに拡大すれば、金属製造コストが増大してしまう。
本発明において特定される、容器の直径と束の含む伝熱管の本数との経験的関係によれば、伝熱管束の上部に位置する蒸気空間において蒸気が乾燥するのであれば、設定配列および間隔で設定本数の伝熱管を配置するために必要な容器の直径の最小値を決定することができる。この場合、伝熱管は容器内のバンクで縦横配列される。伝熱管のバンクは、高さが蒸気発生器の容器の直径の４分の３以下であり、沸騰水で完全に覆われている。蒸気発生器の容器に残された空間は蒸気乾燥に利用される。

取り外し可能な蒸気乾燥容器を設けていないため、蒸気発生器の蒸気空間において蒸気を乾燥すれば、金属比重の減少に役立つ。

Claims (11)

1. 横置きの伝熱管束を含む蒸気発生器であって、
   鋼鉄製の外郭として製造され、給水入口管と蒸気出口管とを少なくとも１本ずつ、楕円蓋を２枚含む円筒形の溶接容器と、
   入口ヘッダと出口ヘッダと、
   両方のヘッダに接続されており、伝熱面を形成している伝熱管束と
   を備え、
   前記溶接容器の内径ｄ_vessは次の不等式に基づいて選択されており、
   前記溶接容器は、下から内径の３／４以下の高さまでが伝熱管束で占められており、前記溶接容器の上部に残された空間は蒸気乾燥に利用される
   ことを特徴とする蒸気発生器。
   

   

   ここで、ｄ_vessは前記溶接容器の内径（ｍｍ）であり、Ｄは前記蒸気発生器の定格流量（ｔ／ｈ）であり、Ｎ_tbは前記伝熱管束の含む伝熱管の本数（本）であり、Ｓ_v、Ｓ_hはそれぞれ前記伝熱管束における伝熱管の垂直間隔、水平間隔（ｍｍ）であり、ｋは前記伝熱管束の配管形態を示す識別子であって、ｋ＝１はインライン配管を表し、ｋ＝２はジグザグ配管を表しており、Ｈは前記溶接容器内の伝熱管束の高さである。
2. 前記伝熱管束は、伝熱管の間を垂直方向に伸びている、幅１５０〜２００ｍｍの流路によって区切られた複数の塊にグループ分けされていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器。
3. 前記伝熱管束では伝熱管が下から上に詰められており、垂直方向において隣接する伝熱管の隙間は大きさが等しく、伝熱管の垂直間隔を超えないことを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器。
4. 前記溶接容器の中に、少なくとも、
   前記伝熱管束の上に配置された給水分配装置と、
   蒸気室内に配置された非常用給水分配装置と、
   前記蒸気発生器を洗浄する間、化学試薬を供給するための装置と、
   ミシン目のような穴があけられている穴あき水中板と、
   穴あき天井板と
   を含む請求項１に記載の蒸気発生器。
5. 横置きの伝熱管束を含む蒸気発生器の容器を組み立てる方法であって、
   内径ｄ_vessの鋼鉄製のシェルを製造するステップと、
   シェルを組み合わせて溶接することにより円筒形状の容器を形成するステップと、
   前記容器に、給水入口管と蒸気出口管とを少なくとも１本ずつ、および入口ヘッダと出口ヘッダとを備え付けるステップと、
   両方のヘッダに伝熱管束を接続するステップと、
   前記容器の中に他の構造物を配置するステップと、
   前記容器の円筒形状の両端に２枚の楕円蓋を設置して前記容器に溶接するステップと
   を含み、
   前記容器の内径ｄ_vessは次の不等式に基づいて選択され、
   前記容器は、下から内径の３／４以下の高さまでが伝熱管束で占められており、前記溶接容器の上部に残された空間は蒸気乾燥に利用される
   ことを特徴とする組み立て方法。
   

   

   ここで、ｄ_vessは前記溶接容器の内径（ｍｍ）であり、Ｄは前記蒸気発生器の定格流量（ｔ／ｈ）であり、Ｎ_tbは前記伝熱管束の含む伝熱管の本数（本）であり、Ｓ_v、Ｓ_hはそれぞれ前記伝熱管束における伝熱管の垂直間隔、水平間隔（ｍｍ）であり、ｋは前記伝熱管束の配管形態を示す識別子であって、ｋ＝１はインライン配管を表し、ｋ＝２はジグザグ配管を表しており、Ｈは前記溶接容器内の伝熱管束の高さである。
6. 前記容器を縦置きの状態で組み立てた後、シェルの位置合わせを下から上に向かって行い、溶接で処理されるタブによって当該シェルを接合部において固定することを特徴とする請求項５に記載の組み立て方法。
7. 鍛造のシェル３つを水平な継ぎ目で溶接することにより、前記容器を円筒形状に、縦置きの状態で組み立てることを特徴とする請求項６に記載の組み立て方法。
8. 鍛造のシェル３つを継ぎ目で溶接することにより、前記容器を円筒形状に、横置きの状態で組み立てることを特徴とする請求項５に記載の組み立て方法。
9. グレード１０ＧＮ２ＭＦＡの鋼鉄を含む高強度パーライト鋼で前記容器を製造することを特徴とする請求項５に記載の組み立て方法。
10. 前記容器の内径が４２０２ｍｍを超えないことを特徴とする請求項５に記載の組み立て方法。
11. 複数のＵ字型の伝熱管をまとめて伝熱管束とし、伝熱管内の流体が、冷却材用ヘッダに向かって流れるように傾きを持たせた状態で前記伝熱管束を設置することにより、伝熱管内の流体が完全に排出されるようにすることを特徴とする請求項５に記載の組み立て方法。

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