JPH0821602A - 竪型蒸気発生器のスラッジコレクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スラッジの捕集性能にすぐれ、かつ定期検査
時には内部水の排出を短時間に容易にできる竪型蒸気発
生器のスラッジコレクタを提供する。 【構成】 竪型蒸気発生器は、伝熱管が位置する加熱沸
騰領域と、同加熱沸騰領域の上方の蒸気分離領域とを有
し、蒸気分離領域で分離された給水が加熱沸騰領域へ戻
る。この蒸気発生器に設けられるスラッジコレクタ４５
において、ケーシング本体は、加熱沸騰領域の上部に給
水中に浸漬して設けられ、その上部に還流給水の流入口
４３ａが形成され、更に中高部に流出口４３ｂが形成さ
れて、底部に滞流領域が形成される。そして、その底部
に、ドレン孔が穿設されるが、通常運転時にそのドレン
孔を通る流れの圧力損失が、流出口を通る流れの圧力損
失よりも大きくなるように、ドレン孔の形状、寸法が設
定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱交換器形成の竪型蒸
気発生器の構造に関し、特に、内部を循環する給水から
スラッジを除去するスラッジコレクタの構造に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、加圧水型原子炉では、シェルア
ンドチューブ型熱交換器を竪型蒸気発生器として使用し
ている。この形の蒸気発生器では、多数のＵ字形伝熱管
の中を原子炉一次冷却材が加熱流体として流れ、胴側流
体として導入された給水を加熱、沸騰せしめて蒸気を得
ている。蒸気発生器の内部上方には、蒸気分離器が設け
られ、蒸気と飽和水が分離され、分離された水は下方へ
再循環される。給水としては、不純物が除去された清浄
水が使用されるが、系統内に付着したごみや腐食等によ
り発生した不純物が、蒸気発生器中に滞留、蓄積され、
管板上に溜まりやすい。管板上に蓄積したごみ等の不純
物すなわちスラッジは、伝熱管の腐食を促進しやすいの
で、現在では、器内の給水循環経路である伝熱管の上方
領域にスラッジコレクタが設けられ、できるだけ管板上
に溜まらないようにしている。このスラッジコレクタ
は、ケーシングの中に上方から循環給水を導入し、下部
から導出し、途中流速の落ちた給水から、伴流スラッジ
を沈降せしめるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来形成の竪
型蒸気発生器のスラッジコレクタは、沈降等の重力分離
によってスラッジを捕集することを基本原理とするもの
で、ドレン孔が設けられていなかった。即ち、徒にドレ
ン孔を設けると、再循環給水は、ドレン孔を通って流
れ、スラッジが捕集できないばかりでなく、一部分離さ
れたスラッジが再び伴流されてしまうからである。

【０００４】したがって、従来のスラッジコレクタにお
いて、ドレン孔がないため、スラッジの捕集性能は所期
の目的を達しているのであるが、次のような問題があっ
た。即ち、蒸気発生器の伝熱管等の内部点検をプラント
の定期検査時等に行う必要があり、このため、内部を乾
燥させる必要がある。しかして、従来構造のスラッジコ
レクタにおいては、蒸気発生器内の水抜きを行っても、
水が溜ったままになっている。このスラッジコレクタの
残留水を除去するために、器内圧力を下げて蒸発を促進
させたり、スラッジ回収用管を使用して吸引排除してい
た。したがって、蒸気発生器内部の点検、検査の準備に
多大の時間を要し、ひいては、これが定期検査期間の長
期化の一つの原因となっていた。

【０００５】したがって、本発明は、スラッジの捕集性
能にすぐれ、かつ定期検査時には内部水の排出を短時間
に容易にできる竪型蒸気発生器のスラッジコレクタを提
供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】叙上の目的の下に、本発
明によれば、加熱流体が貫流する多数の伝熱管が位置す
る加熱沸騰領域と、同加熱沸騰領域の上方に位置する蒸
気分離領域とを有し、前記蒸気分離領域で分離された給
水が前記加熱沸騰領域へ戻る竪型蒸気発生器に設けられ
るスラッジコレクタは、次のように構成される。すなわ
ち、ケーシング本体は、加熱沸騰領域の上部に給水中に
浸漬して設けられ、その上部に還流給水の流入口が形成
され、更に中高部に流出口が形成されて、底部に滞流領
域が形成される。そして、その底部に、ドレン孔が穿設
されるが、通常運転時にそのドレン孔を通る流れの圧力
損失が、流出口を通る流れの圧力損失よりも大きくなる
ように、ドレン孔の形状、寸法が設定される。好ましい
実施例においては、ドレン孔は、本体の底板の下を延び
る流出口の近くに開口する底部流路に連なり、前述の圧
力損失は、その底部流路の圧力損失を含んで計算され
る。

【０００７】

【作用】前記した構成において、蒸気発生器の通常運転
時、スラッジコレクタの本体は、給水中に没しており、
蒸気分離領域からの分離給水は、主として本体の流入口
から流入し、流出口から流出する。ドレン孔を通る流れ
の圧力損失が大きいからである。このため、本体の中で
滞流領域が生じ、伴流するスラッジは、本体中に捕集さ
れる。

【０００８】プラントの運転が停止され、蒸気発生器内
の給水が抜かれると、ドレン孔は、空気中に露出される
から、圧力損失の大小に関係なく本体内の溜水がドレン
孔から流出し、スラッジコレクタの水抜きが行われる。

【０００９】

【実施例】以下、添付の図面を参照して、本発明の実施
例を説明する。図１は、竪型蒸気発生器１０の全体構造
を示している。図１において、蒸気発生器１０は、下部
胴１１と上部胴１３を有し、下部胴１１には、管板１５
が一体的に接合している。管板１５は、下鏡板１７と協
働して、加熱流体すなわち原子炉の一次冷却材の流出入
する水室１９を画成する。一本のみ図示された多数のＵ
字形伝熱管２１は、多数の管支持板２３によって水平方
向に支持され、更に、円筒状のバッフル２５に囲まれて
いる。

【００１０】一方、上部胴１３の中には、旋回羽根式の
気水分離器２７と、ジグザグ通路式の湿分分離器２９が
高さを変えて設けられている。気水分離器２７は、主と
して、蒸気と水と２相流体を蒸気と水とに分離するもの
で、その円筒状ケーシングは、後述の中間筒を介してバ
ッフル２５につながっている。気水分離器２７は、後述
するように、３個円周上に等間隔で配置されている。湿
分分離器２９は、蒸気流に伴流する細かい水滴等を分離
除去するもので、ここで得られた飽和蒸気は、蒸気孔３
１から流出し、例えばタービンへ送られる。これら気水
分離器２７と湿分分離器２９は、広い意味での蒸気分離
領域３３を形成している。

【００１１】更に、上部胴１３の下部には、給水ノズル
３５が設けられ、内部の給水のリングヘッダ３７に連通
している。給水ノズル３５を通ってリングヘッダ３７に
流入した低温の給水は、上部胴１３の中へ流出し、黒抜
きの矢印に示すように、バッフル２５と下部胴１１の間
のダウンカマーを流下し、Ｕ字形伝熱管２１のある領域
に流入する。給水は、伝熱管２１に沿って上昇する間に
加熱されて沸騰し、一部は蒸気となるから、蒸気と給水
は気液２相流として、気水分離器２７に流入する。ここ
で、液状の給水は、遠心分離される。

【００１２】図中、白抜きの矢印は、蒸気の流れを示し
ている。以上の説明から自明のように、バッフル２５で
囲まれた、伝熱管２１の位置する領域は、加熱沸騰領域
３９となっている。

【００１３】前述の気水分離器２７の蒸気出口と同じ高
さに、デッキプレート４１が設けられ、分離された給水
は、デッキプレート４１の下側で下方へ落ちるが、通常
運転時給水の水面４３がリングヘッダ３７の上方に形成
される。図示の状態では、リングヘッダ３７からの給水
は、水面４３の下側で給水中に吐出されるが、湿分分離
器２９からのドレン管も下端が水面４３の下方に入り、
キャリオーバを防止している。そして、水面４３の下方
にスラッジコレクタ４５が設けられている。

【００１４】図２は、蒸気発生器１０の上部胴１３の部
分の水平断面を示しており、本図において、気水分離器
２７が３個等円周間隔で配置されている。これらの気水
分離器２７のケーシングは、中間筒４７で連絡されてお
り、気水分離器２７の間にスラッジコレクタ４５が配置
されている。

【００１５】図３及び図４に、スラッジコレクタ４５の
構造が示されている。図から判るように、スラッジコレ
クタ４５は、気水分離器２７の外筒２７ａと、中間筒４
７の底板に囲まれている。図５は、図３の立断面を示し
ているが、流入口４３ａは、ケーシング本体の左上に、
流出口４３ｂは、一段低い右上（いずれも図において）
に設けられている。更にケーシング本体の中には、水平
仕切板４３ｃも設けられ、底部に滞流領域が形成され
る。なお、図４において、符号４９，５１，５３は、そ
れぞれ、整流デバイス、ランシング用配管、スラッジ回
収用配管であり、図５に示すように、本体の底板に、ド
レン板４３ｄが取り付けられている。ドレン板４３ｄの
形状が図６に示されている。

【００１６】以上のようなスラッジコレクタ４５には、
前述したような気水分離器２７や湿分分離器２９からの
再循環給水が、整流デバイス４９を通って流入する。ド
レン板４３ｄのドレン孔及びケーシング本体の底板と、
中間筒４７の底板との間の流路５５を通る流れの圧力損
失が、流出口４３ｂを通る流れのそれよりも大きく設定
されているので、再循環給水は、専ら流出口４３ｂを通
って流れる。したがって、仕切板４３ｃの下方には、ス
タグナント領域となり、伴流するスラッジは沈降して捕
集される。

【００１７】プラントの運転が停止されて、蒸気発生器
１０の中の給水を排出（水抜きを）すれば、水面４３
は、スラッジコレクタ４５を越えて低下する。したがっ
て、ドレン板４３ｄのドレン孔は、空気中に開口するこ
ととなり、内部の水は、ドレン孔から排出される。スラ
ッジコレクタ４５の中にたまったスラッジを排出するに
は、ランシング用配管５１から水を送り、ランシング筒
５１ａのノズルから水を噴出する。同時に配管５３から
スラッジ含有水を吸引排出する。

【００１８】なお、スラッジコレクタ４５のドレン孔の
形状としては、前記圧力損失関係を満足すれば、図７
（ａ），（ｂ），（ｃ）のような適宜な形状、構成が選
択できる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による竪型
蒸気発生器のスラッジコレクタにおいては、ドレン孔を
通る流れの圧力損失すなわち流路抵抗が流出孔を通る流
路抵抗よりも大きく設定されているので、通常運転時
は、ドレン孔を通る流れは少なく、スラッジが捕集され
る。更に、水抜き時には、ドレン孔を通って、コレクタ
内残留水が排出され、器内の水抜き、乾燥を短時間に行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る蒸気発生器の全体構造
図である。

【図２】 図１のII−II線に沿う平断面図である。

【図３】 図２のIII−III線に沿う断面図である。

【図４】 図２のIV−IV線に沿う断面図である。

【図５】 図３のV−V線に沿う断面図である。

【図６】 前記実施例の部分図である。

【図７】 （ａ），（ｂ），（ｃ）は前記実施例の一部
の各変例を示す一部斜視図である。

【符号の説明】 １０…蒸気発生器、２１…伝熱管、２７…気水分離器、
２９…湿分分離器、３３…蒸気分離領域、３９…加熱沸
騰領域、４３ａ…流入口、４３ｂ…流出口、４３ｄ…ド
レン板４５…スラッジコレクタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱流体が貫流する多数の伝熱管が位置
   する加熱沸騰領域と、同加熱沸騰領域の上方に位置する
   蒸気分離領域とを有し、前記蒸気分離領域で分離された
   給水が前記加熱沸騰領域に戻る竪型蒸気発生器におい
   て、前記加熱沸騰領域の上部に給水中に浸漬してケーシ
   ング本体を設け、その上部に還流給水の流入口が形成さ
   れると共に、中高位置に流出口が形成され、前記ケーシ
   ング本体の底部に設けられたドレン孔を通る通常運転時
   の流れの圧力損失が前記流出口を通る流れの圧力損失よ
   りも大きく構成されてなることを特徴とする竪型蒸気発
   生器のスラッジコレクタ。