JPH06288202A - 復水器 - Google Patents
復水器Info
- Publication number
- JPH06288202A JPH06288202A JP7668593A JP7668593A JPH06288202A JP H06288202 A JPH06288202 A JP H06288202A JP 7668593 A JP7668593 A JP 7668593A JP 7668593 A JP7668593 A JP 7668593A JP H06288202 A JPH06288202 A JP H06288202A
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- Japan
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- condenser
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- cooling pipe
- cooling tube
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、海水からの腐食だけでな
く、エロ―ジョンに対しても耐久性のある復水器を得る
ことである。 【構成】 本発明の復水器は、外面に表面改質による硬
化層を形成された冷却管を管束の最外周に配置し、タ―
ビン排気蒸気およびその中に含まれる水滴に起因するエ
ロ―ジョンの発生を防止したことを特徴とする。
く、エロ―ジョンに対しても耐久性のある復水器を得る
ことである。 【構成】 本発明の復水器は、外面に表面改質による硬
化層を形成された冷却管を管束の最外周に配置し、タ―
ビン排気蒸気およびその中に含まれる水滴に起因するエ
ロ―ジョンの発生を防止したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子力発電プラント，
火力発電プラント等のタ―ビン発電プラントに配置さ
れ、タ―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。
火力発電プラント等のタ―ビン発電プラントに配置さ
れ、タ―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】タ―ビン発電プラントは、一般に蒸気発
生器，高圧タ―ビン，低圧タ―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―ビ
ン及び低圧タ―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。
生器，高圧タ―ビン，低圧タ―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―ビ
ン及び低圧タ―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を介して取り付けられ、管板４，５の間
には冷却管６が本体胴１の長手方向に置かれてる。ま
た、本体胴１の内部には、タ―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え板７が適当な間隔で
設けられている。
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を介して取り付けられ、管板４，５の間
には冷却管６が本体胴１の長手方向に置かれてる。ま
た、本体胴１の内部には、タ―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え板７が適当な間隔で
設けられている。
【０００４】冷却管６は、図５に示すような釣鐘断面の
形状を呈する管束を形成するように配置され、その中央
には熱交換の際に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と熱交換を行って凝結したタ
―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。
形状を呈する管束を形成するように配置され、その中央
には熱交換の際に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と熱交換を行って凝結したタ
―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
広く使われてきた。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、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
させなければならない。この鉄皮膜の形成，維持には、
厳重な管理が必要である。しかし、健全な鉄皮膜が形成
された状態であっても、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及び局部潰食の進展によ
って発生する漏洩を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。
広く使われてきた。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、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
させなければならない。この鉄皮膜の形成，維持には、
厳重な管理が必要である。しかし、健全な鉄皮膜が形成
された状態であっても、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及び局部潰食の進展によ
って発生する漏洩を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
性が完璧とも言える純チタンで作られた冷却管がアルミ
ニウム黄銅管に代って使用されるようになってきた。
心に復水器の無漏洩化の要望が高まり、海水中での耐食
性が完璧とも言える純チタンで作られた冷却管がアルミ
ニウム黄銅管に代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】純チタンで作られた冷
却管は、海水に対する耐食性は完璧と言えるが、耐エロ
―ジョン性については、従来から使用されてきたアルミ
ニウム黄銅管と同様に十分とは言い難い。
却管は、海水に対する耐食性は完璧と言えるが、耐エロ
―ジョン性については、従来から使用されてきたアルミ
ニウム黄銅管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―ビン発電プラントの運転状態ではエロ―ジ
ョン発生の可能性は小さいが、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―ビン排気蒸気の流速が
過大となり、特に流速が 200ｍ／秒を越える場合にタ―
ビン排気蒸気及びその中に含まれる水滴によるエロ―ジ
ョン発生の可能性が出いくる。エロ―ジョンが進行した
場合、冷却管から復水器内部へ海水が漏洩し、プラント
の運転停止を余儀無くされる。
温度でのタ―ビン発電プラントの運転状態ではエロ―ジ
ョン発生の可能性は小さいが、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―ビン排気蒸気の流速が
過大となり、特に流速が 200ｍ／秒を越える場合にタ―
ビン排気蒸気及びその中に含まれる水滴によるエロ―ジ
ョン発生の可能性が出いくる。エロ―ジョンが進行した
場合、冷却管から復水器内部へ海水が漏洩し、プラント
の運転停止を余儀無くされる。
【０００９】このエロ―ジョンは、釣鐘断面の形状を呈
する管束の最外周に配置されている冷却管に顕著な現象
であり、最外周以外の管束の内部に位置する冷却管では
その懸念はない。
する管束の最外周に配置されている冷却管に顕著な現象
であり、最外周以外の管束の内部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
―ジョンの原因となるタ―ビン排気蒸気の流れを変える
そらせ板の設置である。ただし、そらせ板の設置には、
復水器内部での十分な流れ解析が必要であり、不用意な
設置は逆に熱伝達を阻害し、プラントの効率に重大な影
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。
―ジョンの原因となるタ―ビン排気蒸気の流れを変える
そらせ板の設置である。ただし、そらせ板の設置には、
復水器内部での十分な流れ解析が必要であり、不用意な
設置は逆に熱伝達を阻害し、プラントの効率に重大な影
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―ビン排気蒸気の流速も大きなファクタ
―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ない。
―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ない。
【００１２】次に考えられるのは、エロ―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―ジョンの発生を阻止
できるわけではなく、単にエロ―ジョンによって減肉に
要する時間を延ばすだけの延命効果が得られるだけで、
いずれ新しい冷却管との交換を余儀無くされる。また、
管束最外周の冷却管を厚肉管とすることは伝熱効率の低
下に繋がり、好ましいものではない。
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―ジョンの発生を阻止
できるわけではなく、単にエロ―ジョンによって減肉に
要する時間を延ばすだけの延命効果が得られるだけで、
いずれ新しい冷却管との交換を余儀無くされる。また、
管束最外周の冷却管を厚肉管とすることは伝熱効率の低
下に繋がり、好ましいものではない。
【００１３】エロ―ジョン現象に占める大きなファクタ
―の一つに材料自身の硬さがあり、硬さと強度には相関
性があることから、より高強度のチタンを採用すること
が考えられる。
―の一つに材料自身の硬さがあり、硬さと強度には相関
性があることから、より高強度のチタンを採用すること
が考えられる。
【００１４】この場合、硬さが高くなって耐エロ―ジョ
ン性は向上するが、一方で延性は低下し、冷却管と管板
を接合するための拡管作業及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―ジョ
ン性を得るのに必要な硬さまで上昇させることは望めな
い。
ン性は向上するが、一方で延性は低下し、冷却管と管板
を接合するための拡管作業及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―ジョ
ン性を得るのに必要な硬さまで上昇させることは望めな
い。
【００１５】また、チタンやアルミニウム黄銅よりも耐
エロ―ジョン性に優れたステンレス鋼を最外周の冷却管
に適用する案もある。従来のステンレス鋼（例えば18％
Ｃｒ，８％Ｎｉの合金成分を有するオ―ステナイト系ス
テンレス鋼）は、海水中での孔食，隙間腐食等の局部腐
食に対する抵抗性が十分ではなかったが、近年耐局部腐
蝕性を改善した高Ｃｒ，高Ｍｏの合金成分を有するオ―
ステナイト系若しくはフェライト系のス―パ―ステンレ
ス鋼が実用化されている。チタン管を使用する場合、管
板にはチタン板若しくはチタンクラッド鋼板を使用し、
拡管を行った後管端部を溶接して管板に取り付けてい
る。管束最外周の冷却管にス―パ―ステンレス鋼管を適
用した場合、チタン板若しくはチタンクラッド鋼板との
溶接は不可能であることから拡管だけで管板と接合する
ことになり、著しく信頼性に欠けることになる。
エロ―ジョン性に優れたステンレス鋼を最外周の冷却管
に適用する案もある。従来のステンレス鋼（例えば18％
Ｃｒ，８％Ｎｉの合金成分を有するオ―ステナイト系ス
テンレス鋼）は、海水中での孔食，隙間腐食等の局部腐
食に対する抵抗性が十分ではなかったが、近年耐局部腐
蝕性を改善した高Ｃｒ，高Ｍｏの合金成分を有するオ―
ステナイト系若しくはフェライト系のス―パ―ステンレ
ス鋼が実用化されている。チタン管を使用する場合、管
板にはチタン板若しくはチタンクラッド鋼板を使用し、
拡管を行った後管端部を溶接して管板に取り付けてい
る。管束最外周の冷却管にス―パ―ステンレス鋼管を適
用した場合、チタン板若しくはチタンクラッド鋼板との
溶接は不可能であることから拡管だけで管板と接合する
ことになり、著しく信頼性に欠けることになる。
【００１６】本発明は、海水側からの腐食だけでなく、
タ―ビン排気蒸気及びその中に含まれる水滴によるエロ
―ジョンに対しても十分な抵抗性を有するチタン管を使
用し、タ―ビン発電プラントの稼働率及び信頼性を向上
できる復水器を提供するものである。
タ―ビン排気蒸気及びその中に含まれる水滴によるエロ
―ジョンに対しても十分な抵抗性を有するチタン管を使
用し、タ―ビン発電プラントの稼働率及び信頼性を向上
できる復水器を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明による復水器は、
外面に表面改質による硬化層を形成させた冷却管を管束
の最外周に配置し、タ―ビン排気蒸気及びその中に含ま
れる水滴に起因するエロ―ジョンの発生を防止したこと
を特徴とするものである。
外面に表面改質による硬化層を形成させた冷却管を管束
の最外周に配置し、タ―ビン排気蒸気及びその中に含ま
れる水滴に起因するエロ―ジョンの発生を防止したこと
を特徴とするものである。
【００１８】
【作用】一般に、復水器管束最外周の冷却管のエロ―ジ
ョンは、タ―ビン排気蒸気の流速，タ―ビン排気蒸気に
含まれる水滴の大きさ及びその数，材料の耐エロ―ジョ
ン性，材料の硬さ等の組合せで生じる。
ョンは、タ―ビン排気蒸気の流速，タ―ビン排気蒸気に
含まれる水滴の大きさ及びその数，材料の耐エロ―ジョ
ン性，材料の硬さ等の組合せで生じる。
【００１９】そこで、本発明の復水器では、外面に表面
改質による硬化層を形成した冷却管を使用することによ
って耐エロ―ジョン性を向上させ、タ―ビン排気蒸気及
びその中に含まれる水滴に起因したエロ―ジョンの発生
を防止する。
改質による硬化層を形成した冷却管を使用することによ
って耐エロ―ジョン性を向上させ、タ―ビン排気蒸気及
びその中に含まれる水滴に起因したエロ―ジョンの発生
を防止する。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。
図１は、本発明による複水器の構成を示すもので、図４
及び図５に示した従来の復水器と同一部分には、同一の
符号が付してある。
図１は、本発明による複水器の構成を示すもので、図４
及び図５に示した従来の復水器と同一部分には、同一の
符号が付してある。
【００２１】この実施例の復水器では、本体胴１内に配
置された釣鐘断面の形状を呈する冷却管６管束の最外周
部分には、表面改質による硬化層を形成した冷却管６ａ
が配置されている。
置された釣鐘断面の形状を呈する冷却管６管束の最外周
部分には、表面改質による硬化層を形成した冷却管６ａ
が配置されている。
【００２２】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方の端部10，11を除
き、表面改質による硬化層12が全長に渡って形成されて
いる。
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方の端部10，11を除
き、表面改質による硬化層12が全長に渡って形成されて
いる。
【００２３】硬化層12は、純チタン製の冷却管６を窒素
ガス（Ｎ2 ）とアルゴンガス（Ａｒ）の混合ガス雰囲気
に置き、プラズマア―ク，レ―ザ―等で照射することに
よって得られる窒化チタン（ＴｉＮ）で、最大硬さはマ
イクロビッカ―ス硬さでＨｖ1500〜2000に達する。ま
た、硬化層12の厚さは、窒素ガス（Ｎ2 ）とアルゴンガ
ス（Ａｒ）の混合比率及びプラズマア―ク，レ―ザ―等
の設定条件を変えることにより、数10μｍ〜１mm程度の
ものを任意に得ることができる。
ガス（Ｎ2 ）とアルゴンガス（Ａｒ）の混合ガス雰囲気
に置き、プラズマア―ク，レ―ザ―等で照射することに
よって得られる窒化チタン（ＴｉＮ）で、最大硬さはマ
イクロビッカ―ス硬さでＨｖ1500〜2000に達する。ま
た、硬化層12の厚さは、窒素ガス（Ｎ2 ）とアルゴンガ
ス（Ａｒ）の混合比率及びプラズマア―ク，レ―ザ―等
の設定条件を変えることにより、数10μｍ〜１mm程度の
ものを任意に得ることができる。
【００２４】図３のグラフは、真空の試験槽内部で速
度： 250ｍ／秒で回転している試験片にスプレ―水を衝
突させて行った回転エロ―ジョン試験の結果を示してい
るが、表面に硬化層を形成したチタン材のエロ―ジョン
による侵食量は、純チタン材のエロ―ジョン侵食量の１
／10以下と極めて少なく、良好な耐エロ―ジョン性を有
していることが分る。
度： 250ｍ／秒で回転している試験片にスプレ―水を衝
突させて行った回転エロ―ジョン試験の結果を示してい
るが、表面に硬化層を形成したチタン材のエロ―ジョン
による侵食量は、純チタン材のエロ―ジョン侵食量の１
／10以下と極めて少なく、良好な耐エロ―ジョン性を有
していることが分る。
【００２５】以上説明した窒化チタン（ＴｉＮ）による
硬化層と同様な効果は、炭化チタン（ＴｉＣ）でも期待
できる。この場合、純チタン管を炭酸ガス（ＣＯ2 ）若
しくは四塩化炭素（ＣＣｌ4 ）の分解ガス等の雰囲気に
置き、プラズマア―ク，レ―ザ―等を照射する窒化チタ
ンの場合と同様な処理を行うことによって炭化チタンの
硬化層が得られる。
硬化層と同様な効果は、炭化チタン（ＴｉＣ）でも期待
できる。この場合、純チタン管を炭酸ガス（ＣＯ2 ）若
しくは四塩化炭素（ＣＣｌ4 ）の分解ガス等の雰囲気に
置き、プラズマア―ク，レ―ザ―等を照射する窒化チタ
ンの場合と同様な処理を行うことによって炭化チタンの
硬化層が得られる。
【００２６】また、タ―ビン排気蒸気は、冷却管の全長
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速い部分と遅い部分が生
じ、エロ―ジョンが発生する範囲はある程度限定されて
くる。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―ジョンが発生する可能性のある範囲を予
測し、その範囲に相当する部分の冷却管の外面にのみ硬
化層を形成する。
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速い部分と遅い部分が生
じ、エロ―ジョンが発生する範囲はある程度限定されて
くる。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―ジョンが発生する可能性のある範囲を予
測し、その範囲に相当する部分の冷却管の外面にのみ硬
化層を形成する。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、管束最外周に耐エ
ロ―ジョン性に優れた硬化層を形成した冷却管を配置し
た本発明の復水器は、海水側からの腐食だけでなく、冬
季の海水温度の低下に伴う真空度の上昇によってタ―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
分な耐エロ―ジョン性を示し、タ―ビン発電プラントの
稼働率の向上と信頼性の向上を計ることができる。
ロ―ジョン性に優れた硬化層を形成した冷却管を配置し
た本発明の復水器は、海水側からの腐食だけでなく、冬
季の海水温度の低下に伴う真空度の上昇によってタ―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
分な耐エロ―ジョン性を示し、タ―ビン発電プラントの
稼働率の向上と信頼性の向上を計ることができる。
【００２８】また、本発明の復水器は、タ―ビン排気蒸
気及びその中に含まれる水滴に起因するエロ―ジョンた
けでなく、タ―ビン機器，配管及び系外から発生若しく
は混入して飛来するスケ―ル，砂，ほこり等による固体
粒子によるエロ―ジョンに対しても有効である。
気及びその中に含まれる水滴に起因するエロ―ジョンた
けでなく、タ―ビン機器，配管及び系外から発生若しく
は混入して飛来するスケ―ル，砂，ほこり等による固体
粒子によるエロ―ジョンに対しても有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の復水器を示す断面図
【図２】本発明の冷却管の説明図
【図３】材料の耐エロ―ジョンの特性図
【図４】従来例の側面図
【図５】従来例の断面図
【符号の説明】 １…本体胴、 ２…水室、３…水室、
４…管板、５…管板、 ６
…冷却管、６ａ…硬化層を形成した冷却管、７…支え
板、 ８…ガス通路、９…ホットウェル、
１０…端部、１１…端部、 １２
…硬化層。
４…管板、５…管板、 ６
…冷却管、６ａ…硬化層を形成した冷却管、７…支え
板、 ８…ガス通路、９…ホットウェル、
１０…端部、１１…端部、 １２
…硬化層。
Claims (3)
- 【請求項１】 タ―ビン発電プラントの復水器におい
て、管束の最外周に配置される冷却管の外面に表面改質
によって硬化層を形成し、タ―ビン排気蒸気及びその中
に含まれる水滴との衝突によるエロ―ジョンの発生を防
止したことを特徴とする復水器。 - 【請求項２】 上記最外周の冷却管は、冷却管両端の拡
管を行う部分を除いた管全長の全周に表面改質による硬
化層を形成している請求項１記載の復水器。 - 【請求項３】 上記最外周の冷却管は、流れ解析等によ
ってタ―ビン排気蒸気の流速が速くなることが予測され
る範囲の全周にのみ表面改質による硬化層を形成してい
る請求項１記載の復水器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7668593A JPH06288202A (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 復水器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7668593A JPH06288202A (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 復水器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06288202A true JPH06288202A (ja) | 1994-10-11 |
Family
ID=13612308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7668593A Pending JPH06288202A (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 復水器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06288202A (ja) |
-
1993
- 1993-04-02 JP JP7668593A patent/JPH06288202A/ja active Pending
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