JPH0545089A - 復水器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 海水側からの腐食に対する耐性だけでなく、
タービン排気蒸気側からのエロージョンに対しても従来
に較べて耐性が高く、タービン発電プラントの稼働率の
向上と信頼性の向上を図ることのできる復水器を提供す
る。 【構成】 本体胴１内に配置された断面釣鐘状の冷却管
６管束の最外周部分には、耐食性合金としてのオーステ
ナイト系ステレンス鋼の溶射皮膜を形成した冷却管６ａ
が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子力発電プラントや
火力発電プラント等のタービン発電プラントに配置さ
れ、タービンの排気蒸気を冷却、凝結し、真空を作り復
水を回収する復水器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、タービン発電プラントは、蒸気
発生器、高圧タービン、低圧タービン、復水器、復水脱
塩装置、給水ポンプ、低圧給水加熱器、高圧給水加熱器
を順次経て、再び蒸気発生器に戻る循環サイクルで構成
されており、蒸気発生器で発生した蒸気によって高圧タ
ービンおよび低圧タービンを駆動して発電機を作動さ
せ、発電を行うようになっている。

【０００３】この循環サイクルにおいて用いられる復水
器は、図４に示すような構造を有する表面復水器が多く
採用されている。すなわち、本体胴１の両側に水室２、
３が管板４、５を介して連設され、菅板４、５の間には
冷却管６が本体胴１の長手方向に配設されている。ま
た、本体胴１の内部には、タービンの排気蒸気による冷
却管６の振動を防止するために支持板７が適当な間隔で
設けられている。

【０００４】冷却管６は、図５に示すように、断面釣鐘
状の管束を形成するように配設されており、その中央に
は熱交換によって生成するガスを集めるための通路８が
設けられている。冷却管６との熱交換を行って凝結した
タービン排気蒸気は、復水となって、冷却管６管束の下
部に設けられたホットウェル９に集められ、蒸気発生器
へと送られる。

【０００５】冷却管６には、従来アルミニウム黄銅管が
広く使われていた。このアルミニウム黄銅管は、海水に
対する耐食性が十分とは言えず、このため、硫酸第一鉄
の薬注、鉄電解法等によって鉄イオンを注入して管内面
に鉄皮膜を形成して使用していた。このような鉄皮膜の
形成、維持には、厳重な管理が必要である。しかしなが
ら、海水と一緒に流入してくる貝その他の異物に起因す
る局部潰食は、健全な鉄皮膜が形成されている状態であ
っても阻止することは不可能である。また、鉄皮膜形成
のための硫酸第一鉄の注入は、環境保全の観点から好ま
しいものではない。

【０００６】そこで、最近では、原子力発電プラントを
中心に、復水器の無漏洩化の要望が高まり、海水中での
耐食性の高い純チタンで作られた冷却管がアルミニウム
黄銅管に代わって使用されるようになってきた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、純チタ
ンは、海水に対する耐食性は十分であるが、耐エロージ
ョン性については、従来から使用されたきたアルミニウ
ム黄銅と同様に十分とは言い難い。

【０００８】すなわち、春から秋にかけての通常の海水
温度でのタービン発電プラントの運転状態ではエロージ
ョン発生の問題は無いが、冬季の海水温度の低下と共に
復水器真空度が上昇してタービン排気蒸気の流速が過大
になり、特に流速が200m／秒を越える場合にタービン排
気蒸気およびその中に含まれる水滴によるエロージョン
発生の可能性が出てくる。エロージョンが進行した場
合、海水が漏洩し、プラントの停止を余儀無くされる。

【０００９】このエロージョンは、釣り鐘状に形成され
た管束の最外周に配設されている冷却管で顕著な現象で
あり、最外周以外の管束の内側に位置する冷却管ではそ
の懸念はない。

【００１０】構造的な対策として考えられるのは、エロ
ージョンの原因となるタービン排気蒸気の流れを阻止若
しくは変えるそらせ板の設置である。しかし、そらせ板
の設置には、復水器内での流れの十分な解析が必要であ
り、不用意な設置は逆に熱伝達を疎外し、プラント効率
に重大な影響を及ぼす。また、既設の復水器では、そら
せ板の設置そのものが困難であることが多い。

【００１１】タービン排気蒸気の流速も大きなファクタ
ーであるが、これを低減するには前述のそらせ板の設置
と同様に流体力学的な詳細な検討が必要であり、復水器
の構造そのものの改造も容易ではない。

【００１２】次に考えられるのは、エロージョンを顕著
に受ける管束最外周の冷却管を対象に行うものであり、
まず管束最外周の冷却管を厚肉管とすることが考えられ
る。しかし、肉厚を増してもエロージョンの発生を阻止
できるわけではなく、単にエロージョンによって減肉に
要する時間を延長させるだけの延命効果であり、いずれ
新管との交換を余儀なくされる。

【００１３】エロージョン現象に占める大きなファクタ
ーの一つに材料自身の硬さがある。硬さを高くすれば耐
エロージョン性は向上するが、一方で延性の低下が認め
られ、管板との拡管作業、コンタクトロール加工および
溶接作業等での冷却管自身の割れ発生の可能性が高くな
り、十分な耐エロージョン性に必要な硬さまで上昇させ
ることは望めない。

【００１４】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、海水側からの腐食に対する耐性だけでな
く、タービン排気蒸気側からのエロージョンに対しても
従来に較べて耐性が高く、タービン発電プラントの稼働
率の向上と信頼性の向上を図ることのできる復水器を提
供しようとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、本体胴内に、内部に冷却水が循環される
冷却管を多数束ねた管束が配設され、前記本体胴内に流
入させたタービン排気蒸気を前記管束によって冷却する
よう構成された復水器において、前記管束の最外周に配
置される少なくとも一部の前記冷却管に、外側の少なく
とも一部に耐食性合金の溶射皮膜を形成したことを特徴
とする。

【００１６】

【作用】一般に、復水器管束最外周の冷却管のエロージ
ョンは、タービン排気蒸気の流速、タービン排気蒸気中
に含まれる水滴の大きさ、材料の耐浸食性、材料の硬さ
等の組み合わせで生じる。

【００１７】そこで、本発明の復水器では、耐食性合金
の溶射皮膜を形成した冷却管を使用することによって耐
エロージョン性を向上させ、タービン排気蒸気に起因し
たエロージョンの発生を防止する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の復水器の詳細を、図面を参照
して一実施例について説明する。図１は、本実施例の復
水器の構成を示すもので、図４および図５に示した従来
の復水器と同一部分には、同一符号が付してある。本実
施例の復水器では、本体胴１内に配置された断面釣鐘状
の冷却管６管束の最外周部分には、耐食性合金としての
オーステナイト系ステレンス鋼の溶射皮膜を形成した冷
却管６ａが配置されている。

【００１９】この冷却管６ａは、図２に示すように構成
されており、純チタン製の冷却管６の外面に、管板４、
５に固定するために拡管を行う両端部分１０、１１を除
き、耐食性合金としてのオーステナイト系ステレンス鋼
の溶射皮膜１２が全長に亘って形成されている。

【００２０】図３のグラフは、温度：120 ℃、流速：20
0 ｍ／秒の蒸気を使用して行ったエロージョン試験の結
果を示している。このグラフに示すように、オーステナ
イト系ステンレス鋼溶射材のエロージョン減量は、純チ
タン材のエロージョン減量の約1/10であり、良好な耐エ
ロージョン性を有している。

【００２１】したがって、管束最外周に、耐浸食性に優
れたオーステナイト系ステンレス鋼の皮膜を形成した冷
却管６ａを配置した本実施例の復水器では、冬季の海水
温度の低下と共にターービン排気蒸気が高速となって衝
突する条件下においても十分な耐浸食性を示す。また、
タービン排気蒸気および水滴衝突に起因する浸食だけで
なく、タービン機器、配管および系外から発生もしくは
混入して飛来してくるスケール、砂、ほこり等に起因す
る固体粒子による浸食に対しても有効である。また、こ
のオーストナイト系ステンレス鋼の溶射皮膜は、既に復
水器に取り付けられた冷却管に対して施工することも可
能であり、既設タービン発電プラントの復水器冷却管の
エロージョン対策としても有効な手段であり、経年的に
皮膜が損傷した場合も容易に修復することが可能であ
る。

【００２２】なお、タービン排気蒸気は、冷却管６ａの
全長に渡って一様に強く衝突するのではなく、復水器の
内部構造物の影響を受けて流速の早い箇所と遅い箇所が
生じ、エロージョンが発生する範囲はある程度限定され
る。したがって、復水器内部の流れの解析を行うことに
よって、エロージョンが発生する可能性のある範囲を予
測し、その範囲にのみオーステナイト系ステンレス鋼の
溶射皮膜を形成してもよい。

【００２３】また、タービン排気蒸気が冷却管に強く衝
突する範囲は、復水器管束の外側に面した部分であり、
冷却管６ａ円周の約1/4 〜1/3 の範囲である。したがっ
て、オーステナイト系ステンレス鋼の溶射皮膜は、冷却
管６ａの全周でなく、タービン排気蒸気が強く衝突して
エロージョン発生の予測される部分に相当する範囲、円
周の約1/4 〜1/3 の範囲にのみ形成してもよい。また、
オーステナイト系ステンレス鋼以外でも、耐エロージョ
ン性が良好な耐食性合金であれば使用することができ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の復
水器は、海水側からの腐食に対する耐性だけでなく、タ
ービン排気蒸気側からのエロージョンに対しても従来に
較べて耐性が高く、タービン発電プラントの稼働率の向
上と信頼性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の復水器の構成を示す図。

【図２】図１の冷却管の構成を示す図。

【図３】材料の耐浸食性を比較して示すグラフ。

【図４】タービン発電プラントの復水器の構成を示す
図。

【図５】図４の復水器の管束の断面形状を示す図。

【符号の説明】

１ 本体胴 ６ 冷却管 ６ａ 溶射皮膜を形成した冷却管 ８ ガス通路 ９ ホットウェル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体胴内に、内部に冷却水が循環される
   冷却管を多数束ねた管束が配設され、前記本体胴内に流
   入させたタービン排気蒸気を前記管束によって冷却する
   よう構成された復水器において、 前記管束の最外周に配置される少なくとも一部の前記冷
   却管に、外側の少なくとも一部に耐食性合金の溶射皮膜
   を形成したことを特徴とする復水器。