JPH0498089A - 復水器 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は原子力、火力発電用蒸気タービンプラントに係
り、特に蒸気タービンの主蒸気経路から復水器にかけて
高温、高圧のタービンバイパス蒸気を導く系統を備えた
ものにおける復水器の胴板に対する保護を確実に果たす
復水器の改良に関する。

（従来の技術） 大容量の原子力、火力発電用蒸気タービンプラントにお
いては蒸気タービンの起動時における原子炉あるいはボ
イラと、蒸気タービンとの間の負荷の不均衡を緩和し、
さらには蒸気タービン負荷の急激な減少に備えるために
蒸気タービンへ向かう蒸気を復水器に導くタービンバイ
パス系統が付設されている。第４図はこのタービンバイ
パス系統を具備する原子力発電用蒸気タービンプラント
の一例を示すもので、原子炉１で発生した蒸気は主蒸気
管２を通して高圧タービン３に導かれ、内部で膨張を遂
げる。この蒸気は高圧タービン３から湿分分離器５に送
られ、そこで湿分が除去されて後低圧タービン５に導か
れ、再び内部で膨張を遂げる。これらの高圧および低圧
タービン３゜５における蒸気の膨張による仕事で負荷で
ある発電機（図示せず）が回され、電気出力が得られる
。

この後、蒸気は低圧タービン５がら復水器６に排圧され
、そこで冷却水によって冷却され、凝縮させられる。ち
なみに、復水器６の冷却水には海水が使用され、蒸気と
海水とは伝熱壁により隔てられたなかで接触を果たし、
復水のみが復水器６のホットウェルに回収される。この
とき生じた復水は原子炉１に対する給水として用いられ
、閉サイクルが構成される。

しかして、タービンバイパス系統７は主蒸気管２と復水
器６とを結ぶタービンバイパス管８、このタービンバイ
パス管８の経路内に設けられる減圧弁９および減温装置
１０がら構成されている。たとえば、負荷遮断により主
蒸気管２に備えられる蒸気加減弁１１が閉じられると蒸
気がタービンバイパス管８を通して復水器６に流れ、各
タービン３゜５の負荷の減少に追従する運転操作が採ら
れる。

このとき、高温、高圧の蒸気を復水器６が受は入れるだ
けの温度、圧力にするために減温装［１０および減圧弁
９が働くようになっている。さらに。

タービンバイパス蒸気の復水器６への導入においては復
水器６の器内圧力がほぼ真空に保たれることから、器内
での蒸気の膨張に一定の節度が保てる次に述べるような
多孔式ヘッダ１２が使用される。

すなわち、第５図および第６図は従来の多孔式ヘッダ１
２の構造と共に、その配置の仕方の一例を示しており、
ここで、多孔式ヘッダ１２は復水器６の冷却管群１３ａ
、　１３ｂの上方に各冷却管の長手方向に沿うように配
置され、１本の場合には復水器６の中心位置を占め（第
５図参照）、２本の場合には互いに相手との距離を保つ
（第６図参照）のように各々配置される。また、多孔式
ヘッダ１２の胴壁には第５図（ｂ）に示されるように蒸
気噴流Ｘ□。

Ｘ２　が各々復水器胴板１４ａ、　１４ｂに向くように
復水の噴出孔１５が穿たれる。さらに、第６図の２本の
多孔式ヘッダ１２を使用するものにおいて、第５図（ｂ
）の構造の多孔式へラダ１２を適用すると、復水器胴板
１４ａ、　１４ｂに向く蒸気噴流Ｘ、、　Ｘ、と共に、
中心に向く蒸気噴流Ｙ、、、Ｙ２が生じることになる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、蒸気がタービンバイパス管８を通り、多孔式
ヘッダ１２から復水器６内に噴き出すときの圧力は、一
般に、５ないし１０ｋｇ／ａＪｌ’１度と目されており
、この蒸気が真空度７００ａａＨｇ程度の低圧力まで急
激に膨張した場合には噴出孔１５の出口における流れは
超音速（マツハ数３ないし５）となっている。この超音
速噴流の長さしは次の式から求められる。

Ｌ＝ＬｓＸＤ ただし、Ｌｓ：噴出孔から噴出する超音速噴流無次元長
さ Ｄ　：噴出孔の口径 ここで、第５図を代表して考察してみると、多孔式ヘッ
ダ１２から噴出した蒸気噴流Ｘ１．Ｘ２は復水器胴板１
４ａ、　１４ｂにそれぞれ衝突し、反転しながら冷却管
群１３ａ、　１３ｂに導かれるが、このとき、復水器胴
板１４ａ、　１４ｂに達するまでに蒸気噴流Ｘ　ｌ　ｌ
Ｘ２が亜音速域まで下げられ、多数の噴出孔１５によっ
てそのエネルギを均一に分散されるならば。

蒸気噴流Ｘ１．　Ｘ２による打撃は問題にはならないが
、蒸気噴流Ｘ工、ｘ２の温度が高い（通常２００℃〜３
５０℃）ままであると、このときの膨張過程は等エンタ
ルピ変化であり、周囲流体との混合および復水器ウォー
タカーテンによるスプレー水による冷却等による温度降
下があったとしても、場合によっては１００℃以上の高
温の蒸気噴流Ｘ１．　Ｘ２がそのまま復水器胴板１４ａ
、　１４ｂに衝突してしまうことが予想される。このた
め、復水器胴板１４ａ、　１４ｂは急激に過熱され、局
部的に過大な熱歪（熱応力）が発生する懸念がある。ま
た、長期的には衝突の繰り返しにより復水器胴板１４ａ
、　１４ｂに浸食が生じる虞れがある。

そこで、本発明の目的は多孔式ヘッダの噴出孔から復水
器内に噴出する蒸気噴流によって復水器胴板が急激に加
熱され、あるいはその直撃により復水器胴板に浸食が生
じるのを効果的に防止するようにした復水器を提供する
ことにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 噴出させる複数の噴出孔を有する多孔式ヘッダを設けて
なる復水器において、タービンバイパス管の出口に冷却
管軸心と垂直にほぼ等距離にわたりそれぞれ延在する２
本の分岐管を設け、ヘッダを分岐管の各出口に冷却管軸
心と平行にほぼ等距離にわたりそれぞれ延在するように
設けてなり、ヘッダの噴出孔は蒸気噴流がほぼ水平に、
かつ復水器の中心に向かうように穿たれることを特徴と
する復水器。

また、本発明に係る復水器はヘッダ相互の間隔Ｓを次式
の関係を満たすように配置したことを特徴とする。

Ｓ＞Ｋ×Ｌｓ×Ｄ ただし、Ｋ　：係数 Ｌｓ：噴出孔から噴出する超音速 噴流無次元長さ Ｄ　：噴出孔の口径 （作用） 本発明の原理を第３図を参照して説明する。

第３図に示されるグラフは噴出蒸気のマツハ数に対応す
る噴出孔から噴出する超音速噴流無次元長さＬＳの値を
示している。図から明らかなようにマツハ数により超音
速噴流長さが決まり、蒸気噴流はこの超音速噴流の長さ
よりも遠い地点で亜音速域に入る。この蒸気噴流が亜音
速域に入る地点を求め、復水器胴板に対面する多孔式ヘ
ッダの位置を定めるようにする。

本発明において、多孔式ヘッダの相互の間隔Ｓは次のよ
うに定めている。

Ｓ＞ＫｘＬｓＸＤ ただし、Ｋ　：係数（実験値による） Ｌｓ：噴出孔から噴出する超音速 噴流無次元長さ Ｄ　＝噴出孔の口径 このように構成するならば、従来のものと比較して距離
が２倍以上となり、復水器胴板は多孔式ヘッダの噴出孔
より噴出する蒸気噴流による直撃を受けることがなくな
り、加熱による熱歪（熱応力）は起り得す、また浸食の
発生も防止される。

２本の多孔式ヘッダから各々復水器の中心に向かって蒸
気噴流が噴出し、噴流同士が衝突する。この噴流が衡突
する位置では噴流は既に亜音速域に減速していることよ
り、噴流同士の干渉・混合も不安定な現象を呈すること
なく、むしろお互いのエネルギを相殺させることになり
、この結果、復水器胴板は蒸気噴流との接触を免れるこ
と可能になる。

（実施例） 以下１本発明の一実施例を第１図（ａ）（ｂ）および第
２図を参照して説明する。なお。第５図（ａ）（ｂ）に
示される構成と同一の構成については同一の符号を付し
てその説明を省略する。

第１図（ａ）において、多孔式ヘッダ２１ａ、　２１ｂ
は復水器胴板１４ａ、　１４ｂに接近して配置される。

この多孔式へラダ２１ａ、　２１ｂの胴壁には第１図（
ｂ）に示されるように蒸気噴、ｆｆ１ｔｚ□が復水器６
の中心にのみ向くように複数の噴出孔２２が穿たれてい
る。

また、２本の多孔式へラダ２３ａ、　２３ｂの間隔Ｓは
次のように規定される。すなわち、 Ｓ＞Ｋ×Ｌｓ×Ｄ ただし、Ｋ　：係数（実験値による） Ｌｓ：噴出孔から噴出する超音速 噴流無次元長さ Ｄ　：噴出孔の口径 さらに、冷却管群１３ａ、　１３ｂに沿って延在する多
孔式ヘッダ２１ａ、　２１ｂの全体配置は第２図に示さ
れるように奥側の導入口から手前側の端までほぼ等しい
長さを保っている。

また、第２図には多孔式へラダ２１ａ、　２１ｂとター
ビンバイパス管８との結合関係が示されており。

両者はほぼ等しい長さの２本の分岐管２３ａ、　２３ｂ
を介して互いに結ばれる。なお、符号２４は管継手を示
している。

上記のように構成したものにおいては多孔式ヘッダ２１
ａ、　２１ｂの噴呂孔２２を通して流れ出る蒸気噴流Ｚ
０は複数の噴出孔２２から分散して噴比するために相互
にエネルギの均一化が果たされると共に、背側に位置す
る復水器胴板１４ａ、　１４ｂには蒸気噴流２１、２２
が全く衝突しない。

また、互いの蒸気噴流ｚ１．Ｚ２同士が衝突する復水器
６の中心に到達する前に速度が減少して亜音速域に入る
ため、そこで蒸気噴流２．．２２が干渉、混合するよう
なことがあっても、衝撃波の発生等の不安定な状況を生
じることがなく、さらに互いのエネルギは運動方向が反
対のために相殺され、復水器胴板１４ａ、　１４ｂ部分
に加熱および浸食などの影響を及ぼさない。

一方、２本のタービンバイパス管に対応してそれぞれ多
孔式ヘッダ２１ａ、　２１ｂを設けるものと比べて、１
本のタービンバイパス管８に分岐管２３ａ。

２３ｂを介して多孔式ヘッダ２１ａ、　２１ｂを設けて
いるから、復水器胴板を貫くタービンバイパス管８の数
が減少し、減圧弁９および減温装［１０などの系統構成
が簡素化され、運転制御上好都合である。

また、タービンバイパス管８を収容するスペースが少な
くて済み、経済的である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明はタービンバイパス管の出口
に冷却管軸心と垂直にほぼ等距離にわたりそれぞれ延在
する２本の分岐管を設け、多孔式ヘッダをこの分岐管の
各出口に冷却管軸心と平行にほぼ等距離にわたりそれぞ
れ延在するように設け、そのヘッダから蒸気噴流がほぼ
水平に、かつ復水器の中心に向かうように噴出孔を穿っ
ているから、蒸気噴流によって復水器胴板が急激に加熱
され、あるいはその直撃により復水器胴板に浸食が生じ
るのを抑制することができる。

したがって、本発明によれば復水器胴板部分の損傷が防
止され、プラントの信頼性が高められるという優れた効
果を奏する５

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る復水器の実施例を示す構成図、第
２図は第１図に示される復水器の斜視図、第３図はマツ
ハ数と超音速噴流無次元長さとの関係を示す特性図、第
４図は従来の蒸気タービンプラントの一例を示す系統図
、第５図および第６図は従来の復水器を示す構成図であ
る。 ６　復水器　　　　　１３ａ、　１３ｂ−冷却管群１４
ａ、　１４ｂ・・・復水器胴板 ２１ａ、　２１ｂ−多孔式ヘッダ　２３ａ、　２３ｂ−
分岐管代理人　弁理士　則　近　憲　佑 （ｃＬ） （ｂ） 第１図 第 図 噴出蒸気マツハ数 （ＬＳ：噴射孔かう噴出する超音速噴流無次元長さ）第 図 （α） 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）タービンバイパス管を通して導かれる蒸気を冷却
   管群の上方に噴出させる複数の噴出孔を有するヘッダを
   設けてなる復水器において、前記タービンバイパス管の
   出口に前記冷却管軸心と垂直にほぼ等距離にわたりそれ
   ぞれ延在する２本の分岐管を設け、前記ヘッダを該分岐
   管の各出口に前記冷却管軸心と平行にほぼ等距離にわた
   りそれぞれ延在するように設けてなり、前記ヘッダの噴
   出孔は蒸気噴流がほぼ水平に、かつ該復水器の中心に向
   かうように穿たれることを特徴とする復水器。
2. （２）前記ヘッダ相互の間隔Ｓを次式の関係を満たすよ
   うに配置したことを特徴とする請求項１記載の復水器。 Ｓ＞Ｋ×Ｌ＿ｓ×Ｄ ただし、Ｋ：係数 Ｌ＿ｓ：噴出孔から噴出する超音速噴流無次元長さ Ｄ：噴出孔の口径