JPH05312994A - 湿分分離加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 湿分分離加熱装置の本体胴内でサイクル蒸気
が流動するときに、流動抵抗が増すのを最小に抑え、か
つ本体胴の上部と下部との間で大きな温度が付くのを防
止すること。 【構成】 本体胴１内にサイクル蒸気入口２と対向する
衝突板１３を設け、この衝突板１３の両端から本体胴１
の内側に倣って上方の蒸気分配室５まで延びる案内板１
４をそれぞれ設ける。双方の案内板１４の間の空間を仕
切って中央蒸気室１８と加熱蒸気室１９とを形成する側
板１７を配置する。中央蒸気室１８に至る通路に湿分分
離エレメント４を配置し、また中央蒸気室１８から加熱
蒸気室１９に至る通路に加熱器管束８、９を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は湿分分離加熱装置に係
り、特に入口ノズルから湿分分離部を経て加熱管束に至
までの被加熱側の蒸気の流路をなめらかな形状で構成し
圧力損失を減少させ、被加熱側の蒸気を本体胴全体に流
れるようにして本体胴の熱応力を小さくし、また、湿分
分離エレメントを傾斜して設置することにより小型化を
図るのに好適な湿分分離加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、沸騰水型あるいは加圧水型の原
子力発電プラントにおいては原子炉あるいは蒸気発生器
で発生する蒸気は、たとえば圧力６８ａｔａ、温度２８
３℃の飽和蒸気である。この蒸気（以下サイクル蒸気と
いう）は高圧タービンに導かれ膨張してタービンを回転
させると湿り度１２％の程度の湿り蒸気となる。このサ
イクル蒸気をそのまま低圧タービンに流してしまうと、
蒸気中の水滴により低圧タービンが浸食されるばかりで
なく、水滴による流動抵抗の増加によりプラントの効率
を低下させる。そこで、サイクル蒸気中の湿分の除去お
よび湿分除去した後の飽和蒸気を過熱蒸気まで昇温して
再熱サイクルとすることにより熱効率を向上させるため
湿分分離加熱装置が設けられる。ここで、図２および図
３は、特開昭６２−２２８８０６号公報における湿分分
離加熱装置を示す。

【０００３】図２および図３において、サイクル蒸気は
本体胴１の下部に形成されたサイクル蒸気入口２を通し
て本体胴１内に入り、ドレン通路底板３に当たり左右に
分れて湿分分離エレメント４の外側にある蒸気分配室５
へ流入し、本体胴１長手方向へ分配される。この蒸気分
配室５は本体胴１および水平仕切板６により構成されて
いる。蒸気分配室５に流入したサイクル蒸気は続いて湿
分分離エレメント４に流入し、そこで湿分が除去され
る。

【０００４】湿分分離エレメント４は波板状の板を用い
て多数の蛇行した通路を形成したもので、この通路をサ
イクル蒸気が通過する間に湿分が除去されて蒸気の湿り
度が下げられる。湿分分離エレメント４を通過して湿分
が除去されたサイクル蒸気は中央蒸気室７で合流して上
部にある複数のＵ字状の伝熱管により構成される第１段
加熱器管束８および第２段加熱器管束９を通過する際に
加熱されて昇温し、過熱蒸気となって本体胴１上部に設
けられたサイクル蒸気出口１０により流出し、低圧ター
ビンへと導かれる。

【０００５】ところで、蒸気分配室５から湿分分離エレ
メント４へ湿り蒸気が流入する場合、局所的に流速が速
いと一度分離された湿分が蒸気流に同伴して再び湿分分
離エレメント４の下流側に流出してしまう、いわゆるブ
レークスルー現象が生ずる。さらに、湿分分離エレメン
ト４は湿分分離加熱装置内部で比較的大きな部品であ
り、本体胴１の内径寸法に大きく影響する装置である。
このため、湿分分離エレメント４はその高さをより小さ
くするために湿分分離エレメント４へサイクル蒸気を全
面にわたり均一な流速で通過させる必要がある。また、
湿分分離エレメント４に流入する蒸気の整流手段として
平板に多数の穴を明けた入口多孔板１１および出口多孔
板１２を設けている。つまり、双方の多孔板１１、１２
によってサイクル蒸気が通過する際の流動抵抗を増加さ
せている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した湿分分離加熱
装置はタービン建屋内でしかも低圧タービン高圧タービ
ンに接近して設置されるため、本体胴１の外径および長
さはタービン建屋の大きさに大きな影響を与えることに
なる。このため、湿分分離加熱装置の外径寸法の拡大は
厳しく制限され、本体胴１の湿分分離エレメント４も可
能な限り小さくするのが望ましいと考えられている。そ
のためには、上記のように流入するサイクル蒸気の流速
を均一にする必要がある。従来の湿分分離加熱装置では
湿分分離エレメント４の前後に入口および出口多孔板１
１、１２を配置することにより流速抵抗を増加させてい
る。

【０００７】しかしながら、サイクル蒸気は低圧タービ
ンを駆動する蒸気であるので、その圧力を流動抵抗によ
って低下させることはプラントの効率を低下させること
につながり好ましくない。

【０００８】また、蒸気分配室５において、蒸気流速が
低下するため蒸気流速が低い部分ではドレンが滞留して
液だまりが生じ易く、この液が不規則かつ短時間に大量
に湿分分離エレメント４に流入するため湿分分離効率が
著しく低下することも報告されている。さらに従来構成
では、湿分分離エレメント４が加熱器管束８、９の下方
に垂直に配置されている関係から本体胴１の外径が大き
くなっている。蒸気分配室５は外径寸法の拡大が制限さ
れる中で大きさを拡げられず、蒸気が不均一に流入する
原因の一つにもなっている。

【０００９】また一方、本体胴１の上部と下部とでは温
度差が著しく大きくなる。つまり温度上昇したサイクル
蒸気と触れる上部が常に高温であるのに対し、まだ加熱
されないサイクル蒸気と触れるだけの下部は著しく低温
である。この温度差は約５０℃（定格運転時）から１２
０℃（部分負荷運転時）にも達し、本体胴１の全体で上
半部と下半部との間に伸び差が生じる原因となる。この
伸び差の発生により本体胴１の長手方向に猫背状に曲が
る変形が生じ、その内部では、たとえば水平仕切板６と
本体胴１の接合部に大きな熱応力がもたらされて損傷が
発生する懸念がある。

【００１０】そこで、本発明の目的は本体胴内でサイク
ル蒸気が流動するときに流動抵抗が増すのを最小に抑
え、かつ本体胴の上部と下部との間で大きな温度差が付
くのを防止するようにした湿分分離加熱装置を提供する
ことにある。また、別の目的は無駄空間を少なくして胴
直径を最小に保つことのできる湿分分離加熱装置を提供
しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による湿分分離加
熱装置は、下部にサイクル蒸気入口、上部にサイクル蒸
気出口を備えた円筒状の本体胴と、この本体胴内に表側
をサイクル蒸気入口と対向して設けられた衝突板と、こ
の衝突板の両端から本体胴の内面に倣って上方に延在
し、蒸気分配室にかけての通路を形成する一対の案内板
と、この双方の案内板の間の空間を仕切って設けられ、
衝突板の裏側に位置する中央蒸気室と、サイクル蒸気出
口と通じた加熱蒸気室とを形成する一対の側板と、蒸気
分配室と中央蒸気室とを結ぶ通路に設けられた一対の湿
分分離器と、中央蒸気室と加熱蒸気室とを結ぶ通路に設
けられ少なくとも１段の加熱器とを備えてなり、双方の
湿分分離器は本体胴内上部の蒸気分配室から下方に流動
するサイクル蒸気に向けて上側を開けて傾斜配置するこ
とを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】サイクル蒸気は本体胴下部から左右に分かれて
本体胴に沿って本体胴内上部の蒸気分配室に達する。こ
の間にサイクル蒸気入口で生じた不均一な流れは消失し
て安定した蒸気流となる。また、蒸気分配室が広くなる
ため蒸気流速を小さくすることができ、より均一な流れ
が保たれる。サイクル蒸気はここで下方に方向を変え湿
分分離エレメントに均一に流入することが可能となる。
このため、従来では湿分分離エレメントの前後に多孔板
を設置して流動抵抗を持たせていたが、本発明では湿分
分離エレメント入口での蒸気流が安定しているのでこれ
らの多孔板は不必要である。したがって、蒸気の流路は
長くなるが、圧力損失は極めて小さくなる。サイクル蒸
気側の圧力損失が小さくなるということはプラント全体
の効率向上にもつながる。

【００１３】サイクル蒸気は本体胴全体にわたり接する
ので、運転中、本体胴に大きな温度差は生じないため、
従来方式に比べて熱応力を極めて小さくすることができ
る。また、湿分分離エレメントを加熱管束の左右の空間
に傾斜して設置したことにより従来に比べて無駄空間が
少なくなり、本体胴の直径を１０〜１５％程度小さくす
ることが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を参照して説
明する。従来と同様に、本体胴１下部にサイクル蒸気入
口２を、また上部にサイクル蒸気出口１０を備えてい
る。この本体胴１内のサイクル蒸気入口２に対向する位
置に衝突板１３がほぼ水平に配置され、さらにその両端
から上方にかけて延びる一対の案内板１４が設けられ
る。双方の案内板１４は本体胴１の内面との間にサイク
ル蒸気が流動する通路を形成しており、全体が本体胴１
の内面に倣う湾曲した形状を保っている。

【００１５】また、双方の案内板１４の先端は本体胴１
の上部の蒸気分配室５まで延ばされ、斜めに配置した湿
分分離エレメント４の上側を囲う囲い板に固定されてい
る。湿分分離エレメント４の開放している下側はドレン
通路底板１５によって囲われたドレン通路１６と通じさ
せている。

【００１６】一方、本体胴１内の中央部は２枚の側板１
７に仕切られて衝突板１３の裏側に位置する中央蒸気室
１８と、サイクル蒸気出口１０と通じさせた加熱蒸気室
１９とが形成される。また、本実施例では加熱蒸気室１
９の上部を覆う蒸気室カバー２０が設けられ、蒸気分配
室５との間の気密を保っている。さらに、双方の側板１
７の蒸気分配室５に面した側には断熱材２１が装着さ
れ、加熱蒸気室１９と蒸気分配室５との熱絶縁を保って
いる。なお、符号２２はドレン排出管であって、本体胴
１の外部と通じさせて湿分分離エレメント４で生じたド
レンを排出できるようになっている。

【００１７】次に、上記構成による作用を説明する。サ
イクル蒸気入口２より流入したサイクル蒸気は、衝突板
１３により左右に分けられ、双方の案内板１４と本体胴
１の内面とに沿って本体胴１の上部の蒸気分配室５に達
する。ここで、サイクル蒸気は蒸気案内板１４の整流作
用により安定した流れとなる。蒸気分配室５でサイクル
蒸気は下方に反転して湿分分離エレメント４に流入し、
ここで湿分を分離してそこを通過して案内板１４の内側
に沿って中央蒸気室１８に達する。湿分分離エレメント
４において分離されたドレンはドレン通路１６に落下し
てドレン排出管２２から系外に排出される。中央蒸気室
１８のサイクル蒸気は第１段加熱器管束８、第２段加熱
器管束９を通過して加熱され、加熱蒸気室１９に入り、
サイクル蒸気出口１０より系外に流出する。

【００１８】かくして、上記構成により、蒸気分配室５
に達したサイクル上記の流れは本体胴１に沿って流れる
間に極めて安定した流れとなり、サイクル蒸気入口２の
近傍で生じる不安定で、不均一な流れの影響をほとんど
なくすことができる。蒸気を蒸気分配室５から均一に湿
分分離エレメント４に導くことが可能であって、湿分分
離エレメント４自体の大きさも従来のものに比べ小さく
設計することが可能である。これにより、従来湿分分離
エレメント４の前後に設置していた多孔板は不要とな
る。したがって、従来の方式にくらべ蒸気の圧力損失を
小さくすることができる。さらに、第１段加熱器管束
８、第２段加熱器管束９の左右の空間を蒸気分配室５と
して構成することにより蒸気は、本体胴１の内面全体に
接することができ、本体胴１全体が均一な温度になるた
め、運転中に生ずる熱応力は極めて小さくなる。

【００１９】また、湿分分離エレメント４を第１段加熱
器管束８、第２段加熱器管束９の隣接する空間に傾斜し
たために従来に比べて無駄空間を小さくすることがで
き、同一設計仕様で約１０％程度本体胴１の直径を小さ
くすることが可能である。

【００２０】なお、本発明は図１において、サイクル蒸
気入口２を本体胴１の斜め上方から左右にわけて流入さ
せることが可能なプラントの場合には、案内板１４は不
要になり、湿分分離エレメント４の上部を本体胴１に接
するように傾斜して配置することにより実施例と同様の
効果が得られる。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、サイ
クル蒸気を均一に湿分分離エレメントに導くことがで
き、かつ圧力損失は極めて低くすることが可能となる。
また、本体胴内面全体にサイクル蒸気が接するので、運
転中の本体胴の温度分布を均一に保つことができ、熱応
力を極めて小さくすることが可能となる。

【００２２】湿分分離エレメントを加熱器管束に隣接す
る領域に傾斜して配置したので、無駄空間を少なくする
ことができ、胴の直径を約１０％小さくすることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による湿分分離加熱装置の一実施例を示
す横断面図。

【図２】従来技術による湿分分離加熱装置の横断面図。

【図３】従来技術による湿分分離加熱装置の縦断面図。

【符号の説明】

１………本体胴。 ４………湿分分離エレメント。 ５………蒸気分配質。 ８………第１段加熱器管束。 ９………第２段加熱器管束。 １３………衝突板。 １４………案内板。 １７………側板。 １８………中央蒸気室。 １９………加熱蒸気室。 ２１………断熱材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部にサイクル蒸気入口、上部にサイク
   ル蒸気出口を備えた円筒状の本体胴と、この本体胴内に
   表側を該サイクル蒸気入口と対向して設けられた衝突板
   と、この衝突板の両端から該本体胴の内面に倣って上方
   に延在し、蒸気分配室にかけての通路を形成する一対の
   案内板と、この双方の案内板の間の空間を仕切って設け
   られ、前記衝突板の裏側に位置する中央蒸気室と、前記
   サイクル蒸気出口と通じた加熱蒸気室とを形成する一対
   の側板と、前記蒸気分配室と前記中央蒸気室とを結ぶ通
   路に設けられた一対の湿分分離器と、前記中央蒸気室と
   前記加熱蒸気室とを結ぶ通路に設けられ少なくとも１段
   の加熱器とを備えてなり、前記双方の湿分分離器は該本
   体胴内上部の蒸気分配室から下方に流動するサイクル蒸
   気に向けて上側を開けて傾斜配置することを特徴とする
   湿分分離加熱装置。