JPH04252812A - 湿分分離加熱器 - 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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば原子力発電プラ
ント等において、湿り度の高い蒸気から湿分を除去した
後の蒸気を過熱蒸気に加熱する湿分分離加熱器に関する
。

【０００３】

【従来の技術】一般に原子力発電プラントにおいては、
高圧タービンと低圧タービンの間に、高圧タービン排気
蒸気中に含まれる１０％程度の湿分を除去した後、高圧
タービンの抽気蒸気及び原子炉で発生する蒸気により加
熱して、過熱蒸気を作る湿分分離加熱器が設置されてい
る。

【０００４】まず、従来の湿分分離加熱器を図５，図６
及び図７を参照して説明する。図５乃至図７において、
横方向に伸びる円筒形のハウジング１の両端は、それぞ
れ蓋板２ａ，２ｂにより密閉されており、その内部をハ
ウジング１の中心面Ａ−Ａに対してほぼ対称の構造とし
ている。

【０００５】このハウジング１の下部には、被加熱湿り
蒸気導入管３，ドレン排出管４及びシェルドレン排出管
５が設けられ、ハウジング１の上部には、過熱蒸気排出
管６が設けられ、これらはハウジング１の軸方向に間隔
をもって配置されている。

【０００６】また、ハウジング１内は、それぞれ蓋板２
ａ，２ｂの近傍を蓋板仕切板７により、軸方向に仕切ら
れており、中央部を中央仕切板８ａ，８ｂにより、上部
を除いて軸方向に仕切られている。

【０００７】さらに、ハウジング１の底部内には、水平
方向に延び、蓋板仕切板７及び中央仕切板８ａ，８ｂに
接続する蒸気分割板９及びその上部に底板１０が設けら
れており、底板１０の上部には、底板１０と平行状に配
置された上底板１１が設けられている。

【０００８】これら底板１０及び上底板１１の幅方向両
端部には、ハウジング１の軸方向に延びる入口多孔板１
２，湿分分離装置１３及び出口多孔板１４が設けられて
おり、これらの上部には、入口蒸気仕切板１５がハウジ
ング１の軸方向に延び、蓋板７及び中央仕切板８ａ，８
ｂに接続している。この入口蒸気仕切板１５の上部には
、インナーシュラウド１６ａ，１６ａとインナーシュラ
ウド１６ｂ，１６ｂに挟まれて被加熱蒸気の流通路１７
が形成されている。

【０００９】一方、蓋板仕切板７と蓋板２ａ，２ｂの間
には、下側に第１段加熱蒸気ヘッダ１８ａ、上側に第２
段加熱蒸気ヘッダ１８ｂが設けられており、それぞれの
加熱蒸気ヘッダ１８ａ，１８ｂの複数本のＵ字状伝熱管
１９ａ，１９ｂが被加熱蒸気の流通路１７内に配設され
いてる。

【００１０】また、加熱蒸気ヘッダ１８ａ，１８ｂの形
状は、第１段，第２段共ほぼ同様であり、加熱蒸気ヘッ
ダ１８ａ，１８ｂ内には隔壁２０ａ，２０ｂがそれぞれ
設けられて区画されており、加熱蒸気導入管２１ａ，２
１ｂが接続されている高温室２２ａ，２２ｂと、凝縮ド
レン排出管２３ａ，２３ｂ及びベント蒸気排出管２４ａ
，２４ｂが接続された低温室２５ａ，２５ｂが形成され
ている。

【００１１】さらに、加熱蒸気ヘッダ１８ａ，１８ｂの
管板２６ａ，２６ｂには、両端を高温室２２ａ，２２ｂ
及び低温室２５ａ，２５ｂに連通された複数本のＵ字状
伝熱管１９ａ，１９ｂが接続されており、このＵ字状伝
熱管１９ａ，１９ｂは、被加熱蒸気の流通路１７内に設
けられている複数本の支え板２７ａ，２７ｂにより支持
されている。これらの支え板２７ａ，２７ｂは、Ｕ字状
伝熱管１９ａ，１９ｂが振動しないように適当な間隔を
もたせ、インナーシュラウド１６ａ，１６ｂと一体にな
り固定されている。また、インナーシュラウド１６ａ，
１６ｂは、アウターシュラウド２９に設けられたアウタ
ーレール３０ａ，３０ｂの上にインナーレール３１ａ，
３１ｂを介して載置された状態で支持されている。

【００１２】一方、中央仕切板８ａ，８ｂは、管束仕切
板３２ａ，３２ｂによりＵ字状伝熱管１９ａ，１９ｂの
Ｕベント部を覆うように形成されており、加熱蒸気ヘッ
ダ１８ａ，１８ｂと蓋板仕切板７の間のＵ字状伝熱管１
９ａ，１９ｂ束の外周には、管束囲い板３３ａ，３３ｂ
が設けられている。

【００１３】次に、加熱側及び被加熱側蒸気の流れにつ
いて説明する。まず、高圧タービンからの抽気蒸気であ
る第１段加熱蒸気及び原子炉発生蒸気である第２段加熱
蒸気は、それぞれ加熱蒸気導入管２１ａ，２１ｂを介し
て加熱蒸気ヘッダ１８ａ，１８ｂの高温室２２ａ，２２
ｂに流入し、ついで複数本のＵ字状伝熱管１９ａ，１９
ｂに分配されて管内を流れる。この間に加熱蒸気は、Ｕ
字状伝熱管１９ａ，１９ｂ外を流れる被加熱側蒸気と熱
交換するため、徐々に凝縮し、Ｕ字状伝熱管１９ａ，１
９ｂ内を流れる間に環状流，波状流，層状というように
気液２相流で流れ、流動様式も変動する。このため、Ｕ
字状伝熱管１９ａ，１９ｂの入口付近では、気体重量比
、すなわちクオリテイがほぼ１で気相であるのに対し、
Ｕ字状伝熱管１９ａ，１９ｂの出口付近では、ほぼ０と
なり、殆ど液相ドレンとなる。このドレンは、低温室２
５ａ，２５ｂに流入し、ここから凝縮ドレン排出管２３
ａ，２３ｂを介して図示しないドレンタンクに集められ
る。また、凝縮し終らなかった加熱側蒸気は、ベント蒸
気排出管２４ａ，２４ｂより排出する。このような加熱
側蒸気の流れは、第１段，第２段共略同様である。

【００１４】一方、被加熱側蒸気は、被加熱湿り蒸気導
入管３より流入し、蒸気分割板９で２分され、入口多孔
板１２、湿分分離装置１３及び出口多孔板１４を通過す
る間に湿分を除去され、被加熱蒸気の流通路１７内で再
び合流する。ここで、除去された湿分（ドレン）は、重
力によって湿分分離装置１３中を流下し、底板１０と上
底板１１で囲まれた部分に集められてドレン排出管４よ
り排出され、図示しないドレンタンクに集められる。

【００１５】被加熱蒸気の流通路１７に送られた蒸気は
、第１段及び第２段のＵ字状伝熱管１９ａ，１９ｂの外
側を流れる間に前述したようにＵ字状伝熱管１９ａ，１
９ｂ内を流れる加熱側蒸気と熱交換して過熱蒸気となり
、最終的に過熱蒸気排出管６より流出して低圧タービン
に送られる。

【００１６】以上のような加熱，被加熱蒸気の流れは、
ハウジング１の中心面Ａ−Ａに対して対称なものとなっ
ている。

【００１７】次に、以上のような湿分分離加熱器におけ
る温度バランスの一例を図８を参照して説明する。　１
９０℃で第１段加熱器に流入した被加熱蒸気は、　２４
０℃の第１段加熱蒸気で　２２０℃まで加熱され、さら
に２８０℃の第２段加熱蒸気で　２６０℃に加熱され、
低圧タービンに送られる。また、第１段加熱器入口の被
加熱蒸気は、通常０．５％程度の湿り蒸気であるが、第
１段加熱器で乾き蒸気となり、さらに加熱され第２段加
熱器出口では７０℃程度の過熱蒸気となる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】インナーシュラウド１
６ａ，１６ｂは、インナーレール３１ａ，３１ｂを介し
てアウターレール３０ａ，３０ｂの上に載置されている
のみであり、その長さは１０ｍ程度にもなり、しかも第
１段加熱器は３０℃、第２段加熱器は４０℃それぞれ温
度上昇する。この温度上昇によりインナーシュラウド１
６ａ，１６ｂは、中央が高くなるいわゆる猫背変形が生
じる。一方、アウターシュラウド２９も、温度差により
猫背変形を生じるが、蓋板仕切板７，中央仕切板８ａ，
８ｂおよび入口蒸気仕切板１５等の拘束を受けるため、
猫背変形の絶対量はインナーシュラウド１６ａ，１６ｂ
の方が多い。したがって、インナーレール３１ａ，３１
ｂとアウターレール３０ａ，３０ｂとの間に隙間が形成
される。被加熱蒸気は、第１段および第２段加熱器のＵ
字状伝熱管１９ａ，１９ｂの間を上昇し、有効に熱交換
作用が行われなければならない。しかしながら、上記し
た隙間が形成された場合には、Ｕ字状伝熱管１９ａ，１
９ｂの間を上昇せず、インナーシュラウド１６ａ，１６
ｂとアウターシュラウド２９との間をシュートパスし、
熱交換を全く行わないで後流側に流れ、湿分分離加熱器
本来の加熱性能を低下させてしまう。上記した猫背変形
は、各加熱器の入口と出口との被加熱蒸気の圧力差によ
ってさらに大きくなる傾向を有する。また、第１段加熱
器入口の被加熱蒸気は、湿り蒸気であり、このような蒸
気がショートパスした場合には、上記した加熱性能の低
下のみならず、湿り蒸気によるハウジング１およびその
内部構造物の腐食，浸食およびこれに起因する給水中の
腐食生成物の増加等の不具合を誘引する。

【００１９】本発明の目的は、上記したようなインナー
シュラウド１６ａ，１６ｂとアウターシュラウド２９と
の間のショートパスをなくし、加熱性能の低下を防止し
、かつ腐食，浸食等の不具合の発生することのない湿分
分離加熱器を提供することにある。 ［発明の構成］

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、被加熱蒸気の流通路を形成するインナーシュラウド
と、このインナーシュラウドを載置する支持部を有する
アウターシュラウドを備えた湿分分離加熱器において、
アウターシュラウドにインナーシュラウドの変位を拘束
する部材を一体に設けたものである。

【００２１】

【作用】アウターシュラウドに一体に設けた拘束部材に
よりインナーシュラウドの変位が拘束されるので、支持
部におけるアウターシュラウドとインナーシュラウドの
隙間を運転時でも停止時と同様に実質的に零（０）に保
持して被加熱蒸気のショートパスを防止し、加熱性能の
向上を図ることができ、また、内部構造物の腐食，浸食
の防止および給水中の腐食生成物が増加するのを防止で
きる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明の一実施例の要部を示す横断面
図であり、２は、図１の“Ｙ”部拡大図を示し、図３は
、図２の上半部を外側から見た斜視図を示す。

【００２３】図１，図２および図３において、インナー
シュラウド１６ａ，１６ｂは、アウターシュラウド２９
に設けられたアウターレール３０ａ，３０ｂの上にイン
ナーレール３１ａ，３１ｂを介して載置される。パッド
３５ａ，３５ｂは、インナーレール３０ａ，３０ｂの上
部に接触するようにアウターシュラウド２９に溶接等に
より固定される。ここで、パッド３５ａ，３５ｂは、イ
ンナーレール３１ａ，３１ｂの猫背変形によりアウター
レール３０ａ，３０ｂとの隙間が実質的に零（０）にな
るように適当なピッチで長手方向に沿って２個設ける。 また、インナーシュラウド１６ａ，１６ｂとアウターシ
ュラウド２９，２９の隙間を塞ぐように板ばね３６ａ，
３６ｂを、アウターシュラウド２９にボルト３７ａ，３
７ｂまたは溶接で固定する。この板ばね３６ａ，３６ｂ
は、被加熱蒸気の流れ方向に対し凹むような断面形状と
し、非固定側の端部を常時はインナーシュラウド１６ａ
，１６ｂに接触するようにする。なお、この板ばね３６
ａ，３６ｂは、長手方向全長に亘って設ける。

【００２４】次に、以上のように構成された実施例の作
用を説明する。インナーレール３１ａ，３１ｂは、アウ
ターシュラウド２９に固定されたアウターレール３０ａ
，３０ｂとアウターシュラウド２９に長手方向に沿って
２箇所に一体に設けたパッド３５ａ，３５ｂにより上下
方向の変位を拘束されているので、運転中に被加熱蒸気
の温度差で上下方向に猫背変形をする際にはアウターシ
ュラウド２９と同一変形をする。したがって、インナー
レール３１ａ，３１ｂとアウターレール３０ａ，３０ｂ
との隙間を製作時の実質的に零（０）のままを保持でき
、被加熱蒸気のショートパスを確実に防止することがで
きる。

【００２５】また、インナーシュラウド１６ａ，１６ｂ
とアウターシュラウド２９の隙間は、板ばね３６ａ，３
６ｂにより長手方向全長に亘って塞がれているので、こ
の隙間へ被加熱蒸気が流入しようとするのを防止し、上
記した被加熱蒸気のショートパス防止作用をさらに向上
する。

【００２６】なお、本発明は、上記した実施例に限定さ
れるものではなく、種々変形実施できる。図４は、本発
明の他の実施例の要部を示す。図４において、アウター
レール４０ａ，４０ｂは、インナーレール３１ａ，３１
ｂが挿入できる溝を有し、インナーレール３１ａ，３１
ｂの長手方向に沿ってアウターシュラウド２９に溶接等
により固定される。ここで、アウターレール４０ａ，４
０ｂの溝とインナーレール３１ａ，３１ｂの隙間は、実
質的に零（０）となるようなしておく。また、エキスパ
ンション４１ａ，４１ｂは、断面が波状に形成され、両
端をアウターシュラウド２９，２９とインナーシュラウ
ド１６ａ，１６ｂにボルト４２ａ，４２ｂまたは溶接等
により固定される。したがって、以上のように構成する
ことにより、運転中のいかなる猫背変形に対してもアウ
ターレール４０ａ，４０ｂの溝とインナーレール３１ａ
，３１ｂの隙間を製作時の実質的に零（０）のままを保
持でき、しかもエキスパンション４１ａ，４１ｂが設け
られているので、被加熱蒸気のショートパスを確実に防
止できる。また、この実施例ではエキスパンション４１
ａ，４１ｂの両端がアウターシュラウド２９とインナー
シュラウド１６ａ，１６ｂに固定されているので、被加
熱蒸気のショートパスを上記した実施例よりもさらに確
実にすることができる。

【００２７】以上説明した各実施例では、アウターシュ
ラウド２９にパッド３５ａ，３５ｂ、または溝を有する
アウターレール４０ａ，４０ｂを設け、アウターシュラ
ウド２９とインナーシュラウド１６ａ，１６ｂの隙間に
板ばね３６ａ，３６ｂ、またはエキスパンション４１ａ
，４１ｂを設けたが、これらを単独で設けた構成として
もよく、さらに、アウターシュラウド２９にパッド３５
ａ，３５ｂ、アウターシュラウド２９とインナーシュラ
ウド１６ａ，１６ｂの隙間にエキスパンション４１ａ，
４１ｂを設けた構成、またはアウターシュラウド２９に
溝を有するアウターレール４０ａ，４０ｂ、アウターシ
ュラウド２９とインナーシュラウド１６ａ，１６ｂの隙
間に板ばね３６ａ，３６ｂを設けた構成としても、被加
熱蒸気のショートパスを防止することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
ウターシュラウドにインナーシュラウドの変位を拘束す
る部材を一体に設けているので、被加熱蒸気のショート
パスを防止して加熱効率を向上し、また、内部構造物の
腐食，浸食等を防止し、給水中の腐食生成物量が増加す
るのを防止する湿分分離加熱器を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部を示す横断面図。

【図２】図１の“Ｙ”部の拡大図。

【図３】図２の上半部を外側から見た斜視図。

【図４】本発明の他の実施例の要部を示す断面図。

【図５】従来の湿分分離加熱器の構成を示す縦断面図。

【図６】図５のＸ−Ｘ線に沿って見た横断面図。

【図７】図６の“Ｚ”部拡大図。

【図８】湿分分離加熱器における被加熱蒸の温度上昇を
示す説明図。

【符号の説明】

１…ハウジング、３…被加熱湿り蒸気導入管、６…過熱
蒸気排出管、１６ａ，１６ｂ…インナーシュラウド、１
７…流通路、２９…アウターシュラウド、３０ａ，３０
ｂ，４０ａ，４０ｂ…アウターレール、３１ａ，３１ｂ
…インナーレール、３５ａ，３５ｂ…パッド、３６ａ，
３６ｂ…板ばね、４１ａ，４１ｂ…エキスパンション。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被加熱蒸気の流通路を形成するインナ
   ーシュラウドと、このインナーシュラウドを載置する支
   持部を有するアウターシュラウドを備えた湿分分離加熱
   器において、前記アウターシュラウドに前記インナーシ
   ュラウドの変位を拘束する部材を一体に設けたことを特
   徴とする湿分分離加熱器。
2. 【請求項２】　　インナーシュラウドとアウターシュラ
   ウドの間に被加熱蒸気のシール部材を設けた湿分分離加
   熱器。