JPH04184003A - 湿分分離加熱器のサイクル蒸気整流装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野）・ 本発明は原子力タービンプラントに設置される湿分分離
加熱器のサイクル蒸気整流装置に関する。

（従来の技術） 原子力タービンプラントでは、高圧タービンから排出さ
れたサイクル蒸気中に含まれる１２％程度の湿分を除去
した後、高圧タービン油気蒸気及び原子炉主蒸気で加熱
して過熱蒸気として低圧タービンに供給する湿分分離加
熱器が設置されている。

まず、第７図を参照して湿分分離加熱器を有する従来の
原子力タービンプラントの一例を説明する。

湿分分離加熱器１は高圧タービン２と低圧タービン３を
連結するクロスアラウンド管の途中に設置される。高圧
タービン２から排出されたサイクル蒸気は、高圧タービ
ン２から湿分分離加熱器１のサイクル蒸気人口１４＆一
連結する入ロクロスアラウント管４を通して湿分分離加
熱器１に導かれ、そこで湿分が除去され、さらに加熱さ
れる。このサイクル蒸気は湿分分離加熱器１のサイクル
蒸気出口１５と低圧タービン３を連結する出口クロスア
ラウンド管５を通って、低圧タービン３に供給される。

出口クロスアラウンド管５の途中には、負荷遮断時に低
圧タービン３ヘサイクル蒸気が流入して過速状態になる
のを防止するために中間止め弁６が設けられている。

次に、湿分分離加熱器１を第８図及び第９図を参照して
説明する。

湿分分離加熱器１は横向き円筒状のハウジング１１の内
部に湿分分離器１２と加熱器１３ａ、　１３ｂを内蔵し
たものであり、加熱器１３ａ、　１３ｂは高圧タービン
油気蒸気により加熱する第一段加熱器１３ａと、原子炉
主蒸気により加熱する第二段加熱器１３ｂとから構成さ
れる。また、湿分分離器１２は２列に並んで配置（第９
図参照）されている。これらの構造は、中央面Ａ−Ａに
対称の形状となっている。

サイクル蒸気はサイクル蒸気人口１４より流入し、器内
で２分された後湿分分離器１２を通過する際に湿分が除
去される。さらに、器内で合流した後、第一段加熱器１
３ａ及び第段当加熱器１３ｂを通過する際に加熱され、
サイクル蒸気出口１５より排出される。

湿分分離器■２より分離された湿分（ドレン）は。

湿分分離器１２の下部に設けられたドレン流路１６を通
って、湿分分離ドレン排出管１７より、器外に設置され
ているドレンタンク（図示せず）に集められる。

（発明が解決しようとす−る課題） 以上述べた湿分分離加熱器１において、湿分分離加熱器
１のサイクル蒸気出口１５は、一般に、低圧タービン３
の基数分の個数が設けられ、それぞれ入口及び出口クロ
スアラウンド管４，５によって低圧タービン３と連結さ
れる。この場合、第一段加熱器１３ａ及び第二段加熱器
１３ｂを通過するサイクル蒸気の加熱器管束長手方向の
流速分布は、サイクル蒸気出口１５部分に集合される影
響が現れ、サイクル蒸気出口１５近傍が凸の分布となる
。

この−例として、第８図に示す第一段加熱器１３ａ及び
第二段加熱器１３ｂの中間位置で管束左端Ｂ管束右端Ｂ
′部分を通常運転状態において通過するサイクル蒸気の
長手方向（Ｚ方向）の流速分布を第１０図に示す。本図
中、第一段加熱器１３ａ及び第二段加熱器１３ｂの中間
位置を通過するサイクル蒸気流速の平均値を１として長
手方向（２方向）各位置の流速分布を曲線で示している
。

このようにサイクル蒸気出口１５近傍の流速が局所的に
速くなっている。

また、通常運転状態に実施される中間止め弁６の開閉試
験では、通常運転状態より多量の蒸気が第一段加熱器１
３ａ及び第二段加熱器１３ｂを流れるため、第一段加熱
器１３ａ及び第二段加熱器１３ｂを通過するサイクル蒸
気の長手方向の流速は、さらにサイクル蒸気出口１５近
傍で凸となる流速分布の傾向が顕著となる。

上述した長手方向の流速分布の不均一は、第一段加熱器
１３ａ及び第二段加熱器１３ｂに以下に示す問題を発生
させる要因となる。

■　第一段加熱器１３ａ及び第二段加熱器１３ｂを構成
するＵ字状伝熱管の流体振動の発生による伝熱管の損傷
。

■　サイクル蒸気の加熱器管束長手方向の流速分布が及
ぼすＵ字状伝熱管の局所温度分布によるＵ字状伝熱管の
熱膨張の違いに起因する熱応力の発生。

■　第一段加熱器１３ａ及び第二段加熱器１３ｂにおけ
る伝熱性能の低下。

ば したがって、本発明蛾かかる課題を解決することを目的
とするもので、第−段加熱器及び第二段加熱器聯を通過
するサイクル蒸気の流速分布を均一化し得る湿分分離加
熱器のサイクル蒸気整流装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は横向き円筒状のハウ
ジング内に設けられた湿分分離器および加熱器を備え、
加熱器から流出するサイクル蒸気がハウジングの上部に
備えられるサイクル蒸気出口から複数の管路を通して各
低圧タービンに導かれるようになっている湿分分離加熱
器において。

サイクル蒸気出口を加熱器の各管束当り複数個設けると
共に、これらのサイクル蒸気祝日と連絡管を介して各々
連通させた均圧ヘッダを低圧タービンに至る管路内に配
置したことを特徴とするものである。

（作用） 湿分分離加熱器の加熱器各管束当り複数個のサイクル蒸
気出口を設置するならば、第−段加熱器及び第二段加熱
器を通過するサイクル蒸気の流速分布は、それぞれのサ
イクル蒸気出口近傍が凸の分布となるものの、最大流速
が従来より低減する。このような整流効果によって、双
方の加熱器にかかわる伝熱管の損傷、熱応力の発生及び
伝熱性能の低下等の諸問題を解消することができる。

（実施例） 以下、本発明による湿分分離加熱器のサイクル蒸気整流
装置の一実施例を第１図乃至第４図を参照して説明する
。

なお、従来構成と同一または相当部分には同一符号を用
いて説明する。

第１図及び第２図において、湿分分離加熱器１の加熱器
の各管束当り２個のサイクル蒸気出口１５を設け、また
湿分分離加熱器１の下流側に均圧ヘッダ２１を設置し、
これらの湿分分離加熱器１のサイクル蒸気出口１５と均
圧へラダ２１をサイクル蒸気出口連絡管２２によってそ
れぞれ連絡させる。均圧ヘッダ２１から低圧タービン３
にかけてはそれぞれ出口クロスアラウンド管５が設けら
れサイクル蒸気の出口流路が構成される。

湿分分離加熱器１に流入するサイクル蒸気は、第３図に
示すように、サイクル蒸気入口１４より湿分分離加熱器
１に流入し、器内で２分された後、湿分分離器１２で湿
分が除去され、さらに、第一段加熱器１３ａ及び第二段
加熱器１３ｂを通って加熱され。

それぞれのサイクル蒸気出口１５より排出される。

湿分分離加熱器１の器外に排出されたサイクル蒸気は、
第２図に示すサイクル蒸気出口連絡管２２によって均圧
ヘッダ２１に集められ、出口クロスアラウンド管５を通
ってそれぞれの低圧タービン３　゛へと導かれる。

かくして、本実施例の構成においては第４図に示すよう
にサイクル蒸気がサイクル蒸気出口１５においてそれぞ
れ凸の流速分布となるものの、最大流速は下げられる。

第１０図に示した従来の通常運転状態における第一段加
熱器１３ａ及び第二段加熱器１３ｂの中間位置を通過す
るサイクル蒸気の長手方向（２方向）の流速分布との対
比から明らかなように第４図における最大流速値が低下
しており、このような整流効果により管束長手方向の流
速分布はより均一化される。

かくして、湿分分離加熱器１の加熱器各管束当り複数個
のサイクル蒸気出口１５を設置するならば。

第一段加熱器１３ａ及び第二段加熱器１３ｂを通過する
サイクル蒸気の流速分布は、サイクル蒸気出口近傍それ
ぞれの凸の分布となるものの、最大流速値が低減し、こ
のときの整流効果により加熱器Ｌ３ａ及び１３ｂにかか
わる伝熱管の損傷、熱応力の発生及び伝熱性能の低下等
の諸問題を解消できる。

また、均圧ヘッダ２１と出口クロスアラウンド管５の連
結位置を均圧へラダ２１の中央部分にすることによって
、第３図に示すＡ−Ａで対称となるそれぞれの第一段加
熱器１３ａ及び第二段加熱器１３ｂを通過するサイクル
蒸気の量を等しくすることが可能である。

また１本発明の他の実施例に係るサイクル蒸気整流装置
を第５図を参照して説明する。

なお、従来構成と同一または相当部分には同一符号を用
いて説明する。

また１本実施例も前述の実施例と同様に、湿分分離加熱
器１のサイクル蒸気出口１５をある間隔で各管束当り２
個設置した場合について説明する。

本実施例は湿分分離加熱器１の複数個のサイクル蒸気出
口１５と均圧ヘッダ２１とを曲り管であるサイクル蒸気
出口連絡管２３によってそれぞれ連絡させる。均圧ヘッ
ダ２１とそれぞれの低圧タービン３との間は、出口クロ
スアラウンド管５をもって連絡させ、サイクル蒸気の出
口流路を構成するものである。

湿分分離加熱器１のサイクル蒸気出口１５から器外に排
出されたサイクル蒸気は、第５図（ａ）に示す複数個の
サイクル蒸気出口連絡管２３を通って均圧ヘッダ２１に
集められ、それぞれの出口クロスアラウンド管５を通っ
てそれぞれの低圧タービン３に導かれる。

本実施例においても前述の実施例と同様な働きを得るこ
とができ、同様な効果が得られる。これに加えて本実施
例は、サイクル蒸気出口連絡管２３を曲り管によって構
成しているから、湿分分離加熱器の建屋設置裕度が増す
ことが可能である。

さらに１本発明の異なる実施例を第６図を参照して説明
する。

なお、従来構成と同一または相当部分には同一符号を用
いて説明する。

また、本実施例も前述の各実施例を同様に、湿分分離加
熱器１のサイクル蒸気出口１５をある間隔で各管束当り
２個設置した場合について説明する。

本実施例は第６図に示すように、湿分分離器１の複数個
のサイクル蒸気出口１５と均圧ヘッダ２１は、サイクル
蒸気出口連絡管２２によってそれぞれ連絡させる。均圧
へラダ２１とそれぞれの低圧タービン３との間は途中で
分岐する１本の出口クロスアラウンド管２４により連絡
させ、サイクル蒸気の出口流路を構成するものである。

湿分分離加熱器１の器外に排出されたサイクル蒸気は複
数個のサイクル蒸気出口１５を通って均圧ヘッダ２１に
集められ、途中で分岐する１本の出口クロスアラウンド
管２４を通ってそれぞれの低圧タービン３に導かれる。

かくして１本実施例の場合も湿分分離加熱器１に複数個
のサイクル蒸気出口１５が設けられ、第４図に示される
ように第一段加熱器１３ａ及び第二段加熱器１３ｂを通
過するサイクル蒸気の流速分布は。

サイクル蒸気出口１５近傍それぞれが凸の分布となるも
のの、最大流速値が下げられ、このような整流効果によ
り双方の加熱器１３ａ、　１３ｂにもたらされる伝熱管
の損傷、熱応力の発生及び伝熱性能の低下等の諸問題を
解消できる。

なお、本発明は上記実施例に限られず、各管束当りの３
個あるいはそれ以上の数量のサイクル蒸気出口を設ける
ことにより、さらに大きな効果を奏する。

また、サイクル蒸気入口においても、各管束当り３個あ
るいはそれ以上の数量を設け、入口クロスアラウンド管
の湿分分離加熱器の上流側に均圧ヘッダを設けることに
より、湿分分離器２に流入するサイクル蒸気の流速分布
をより均一化でき、第一段加熱器１３ａ及び第二段加熱
器１３ｂを通過するサイクル蒸気の流速分布もより均一
化することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、湿分分離加熱器
の第−段別熱器及び第二段加熱器を通過するサイクル蒸
気の流速分布は、それぞれのサイクル蒸気出口近傍が凸
の分布となるものの、最大流速値が低下し、このような
整流効果により双方の加熱器にもたらされる伝熱管の損
傷、熱応力の発生及び伝熱性能の低下等の諸問題を解消
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による湿分分離加熱器のサイクル蒸気整
流装置の一実施例を示す系統図、第２図は（ａ）　（ｂ
）は第１図に示されるサイクル蒸気整流装置の正面図及
び側面図、第３図は本発明による湿分分離加熱器の縦断
面図、第４図は本発明による湿分分離加熱器の加熱器を
通過するサイクル蒸気の流速分布の一例を示す説明図、
第５図（ａ）　（ｂ）は本発明の他の実施例によるサイ
クル蒸気整流装置の正面図及び側面図、第６図は本発明
のさらに異なる実施例を示す系統図、第７図は従来の湿
分分離加熱器を有するタービン系統図、第８図は従来の
湿分分離加熱器の縦所面図、第９図は第８図に示す湿分
分離加熱器のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図、第１０図は従
来の湿分分離加熱器の加熱器を通過するサイクル蒸気の
流速分布の一例を示す説明図である。 １・・・湿分分離加熱器　　２・・・高圧タービン３・
・・低圧タービン ４・・・入ロクロスアラウント管 ５．２４・・・出口クロスアラウンド管１１・・・ハウ
ジング　　　　１２・・・湿分分離器１３ａ、　１３ｂ
・・・加熱器　　　１４・・・サイクル蒸気人口１５・
・・サイクル蒸気出口　１６・・・ドレン流路１７・・
・湿分分離ドレン排出管 ２１・・・均圧ヘッダ ２２、２３・・・サイクル蒸気出口連絡管代理人　弁理
士　則　近　憲　佑 第１図 第４図 第６図 第７図 第９図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）横向き円筒状のハウジング内に設けられた湿分分
   離器および加熱器を備え、前記加熱器から流出するサイ
   クル蒸気が該ハウジングの上部に備えられるサイクル蒸
   気出口から複数の管路を通して各低圧タービンに導かれ
   るようになっている湿分分離加熱器において、前記サイ
   クル蒸気出口を前記加熱器の各管束当り複数個設けると
   共に、これらのサイクル蒸気出口と連絡管を介して各々
   連通させた均圧ヘッダを前記低圧タービンに至る管路内
   に配置したことを特徴とする湿分分離加熱器のサイクル
   蒸気整流装置。
2. （２）前記均圧ヘッダから前記低圧タービンに至る管路
   を前記低圧タービンとそれぞれ連絡させた複数の出口ク
   ロスアラウンド管をもって構成したことを特徴とする請
   求項１記載の湿分分離加熱器のサイクル蒸気整流装置。
3. （３）前記均圧ヘッダから前記低圧タービンに至る管路
   をタービン基数に見合う分配部をもって構成し、その分
   配部下流側で前記低圧タービンと各々連絡させた出口ク
   ロスアラウンド管により構成したことを特徴とする請求
   項１記載の湿分分離加熱器のサイクル蒸気整流装置。