JPH09206506A - 気水分離器 - Google Patents
気水分離器Info
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- JPH09206506A JPH09206506A JP1629496A JP1629496A JPH09206506A JP H09206506 A JPH09206506 A JP H09206506A JP 1629496 A JP1629496 A JP 1629496A JP 1629496 A JP1629496 A JP 1629496A JP H09206506 A JPH09206506 A JP H09206506A
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Abstract
離性能を向上させることができる気水分離器を提供す
る。 【解決手段】 気水分離器1の胴部内壁4に環状の水平
邪魔板5を設け、さらに、その水平邪魔板5よりも下の
胴部内壁4に矩形の鉛直邪魔板6を放射状に複数設けた
ものであり、上記水平邪魔板5により胴部3内に流入す
る気液二相流の回転遠心力による液相の旋回渦の発生を
抑制し、さらに、上記鉛直邪魔板6によりドレンの吸い
込みによって生じる吸い込み渦の発生を抑制し、水出口
管7におけるガス巻き込みを抑制する。
Description
流の回転遠心力を利用して、気液二相流を蒸気と水に分
離する気水分離器に関するものである。
有する起動バイパス系統を採用して、プラント起動時、
蒸発器から十分な過熱蒸気が発生するまでの間タービン
をバイパスする運転が行われる。図5は、発電設備の系
統図の一例であり、格納容器内の原子炉と内部熱交換器
を有する1次系統と、内部熱交換器、格納容器外のエバ
ポレータ及びスーパーヒータを有する2次系統と、エバ
ポレータ、スーパーヒータ、タービン、復水器、ポンプ
および給水予熱器を有する水蒸気系統と、気水分離器1
を有する起動バイパス系統とから構成されている。水蒸
気系統では、復水器を出た給水がエバポレータで蒸発
し、さらにスーパーヒータで過熱されて過熱蒸気とな
り、この過熱蒸気でタービンを駆動して発電し、タービ
ンで膨張した蒸気が復水器で凝縮されている。しかし、
プラント起動時には、エバポレータは徐々に温まるた
め、復水器を出た給水を十分に蒸発させることができ
ず、スーパーヒータにおいても十分に過熱されない。そ
こで、プラント起動時には、気水分離器1を有する起動
バイパス系統にバイパスし、気液二相流を蒸気と水に分
離し、その蒸気を給水予熱器で熱交換して熱回収を行っ
ていた。また、分離された水(以下、ドレンという)は
そのまま系外へと排出されていた。
り、(A)はその断面図、(B)はその平面図である。
図に示す気水分離器1は、気液二相流の入口管2が胴部
3に対して接線方向に接続され、胴部3内に流入する気
液二相流の回転遠心力を利用して、気液二相流を蒸気と
水に分離するものである。分離された蒸気は蒸気出口管
11から排出され、ドレンは水出口管7から排出され
る。この水出口管7には、ドレンの吸い込みによって生
じる吸い込み渦を抑制するための整流板12が設けられ
ている。この整流板12は、例えば2枚の平板を互いに
直交させたものであり、その先端部は水出口管7に挿入
されている。
器1は、気液二相流の入口管2が水平に対して傾斜して
接続されているため、気液二相流の旋回力が液相に伝わ
りやすく、液相で旋回渦が発生しやすい。さらに、ドレ
ンの吸い込みによって生じる吸い込み渦を助長して吸い
込み渦の流速を速め、整流板12が設けられていたとし
ても、吸い込みが発生し、ドレンに蒸気が混入してしま
う。図5に示したように、ドレンをそのまま系外へと排
出する場合には、ドレンに蒸気が混入しても何の問題も
なかったが、図7に示すように、ドレンを復水器とポン
プとの間に設けられた脱気器へ送り、熱回収することに
より設備の効率を向上させる場合には、気水分離器1と
脱気器との間に減圧弁が必要になるため、気水分離器1
の水出口管7においてガス巻き込み渦が発生してドレン
に蒸気が混入すると、ドレンに混入した蒸気より圧力損
失が上昇し、ドレンが脱気器に流れにくくなってしま
う。そうすると、復水器のドレン回収量が低下し、これ
を補うために、蒸気の消費量が増加する。この結果、気
水分離器1内の圧力が低下して必要な蒸気量が給水予熱
器へ流れなくなってしまう。したがって、十分な熱回収
をすることができず、プラントを起動することができな
い、などの問題があった。
されたものである。すなわち、ガス巻き込みを抑制する
ことができ、かつ分離性能を向上させることができる気
水分離器を提供することを目的とする。
相流の入口管を胴部に対して接線方向に接続し、胴部内
に流入する気液二相流の回転遠心力を利用して、気液二
相流を蒸気と水に分離する気水分離器において、上記気
水分離器の胴部内壁に環状の水平邪魔板を設け、さら
に、その水平邪魔板よりも下の気水分離器の胴部内壁に
矩形の鉛直邪魔板を放射状に複数設けた、ことを特徴と
する気水分離器が提供される。
邪魔板を設けたことにより、胴部内に流入する気液二相
流の回転遠心力による液相の旋回渦の発生を抑制し、さ
らに、上記鉛直邪魔板を設けたことにより、ドレンの吸
い込みによって生じる吸い込み渦の発生を抑制する。し
たがって、水出口管におけるガス巻き込みを抑制するこ
とができる。
を胴部に対して接線方向に接続し、胴部内に流入する気
液二相流の回転遠心力を利用して、気液二相流を蒸気と
水に分離する気水分離器において、上記気水分離器の底
部の水出口管に複数の鉛直平板を互いに交差させてなる
下部邪魔板の下端部を挿入して設け、その下部邪魔板の
上に水平円板を固着し、さらに、その水平円板の上に複
数の鉛直平板を放射状に固着して上部邪魔板を設けた、
ことを特徴とする気水分離器が提供される。
円板を設けたことにより、水出口管の上方で圧力抵抗を
形成して渦底が水出口管に接近するのを抑制し、さら
に、上記上部邪魔板を設けたことにより、ドレンの吸い
込みによって生じる吸い込み渦の発生を抑制する。した
がって、水出口管におけるガス巻き込みを抑制すること
ができる。
態を図1から図4を参照して説明する。なお、各図にお
いて従来と共通する部分には同一の符号を付して説明す
る。
施の形態を示す図であり、(A)はその側面断面図、
(B)は図1(A)におけるB−B断面図である。図に
示す気水分離器1は、その胴部内壁4に環状の水平邪魔
板5を設け、さらに、その水平邪魔板5よりも下の胴部
内壁4に矩形の鉛直邪魔板6を放射状に8枚設けたもの
である。
れており、常にその標準水位を維持するように圧力や流
量などをコントロールしている。上記水平邪魔板5は、
その標準水位とほぼ同位置に固着されている。したがっ
て、気水分離器1の胴部3内に流入した気液二相流は、
水平邪魔板5に衝突して下向きの推進力を喪失し、気液
二相流の旋回力による液相の旋回渦の発生が抑制される
とともに、気水分離器1の分離性能を向上させることが
できる。なお、この水平邪魔板5の環状幅は、気水分離
器1の内径の0.1〜0.15倍程度であることが好ま
しい。
の胴部内壁4に固着されるとともに、その上端が水平邪
魔板5の下面に固着されている。このように鉛直邪魔板
6を設けることにより、液相内の流れを邪魔して渦の流
速を減速し、吸い込み渦の発生を抑制するとともに、気
水分離器1の補強材としても有効に作用する。この鉛直
邪魔板6の幅は、気水分離器1の内径の0.1倍程度で
あることが好ましい。なお、鉛直邪魔板6の枚数は、気
水分離器1の大きさやドレン水の流出速度などの条件に
より定められる。
施の形態を示す図であり、気水分離器の底部の斜視図で
ある。なお、水出口管7については一点鎖線で図示して
いる。図に示す気水分離器1は、その底部の水出口管7
に2枚の鉛直平板を互いに交差させてなる下部邪魔板8
の下端部13を挿入して設け、その下部邪魔板8の上に
水平円板9を固着し、さらに、その水平円板9の上に4
枚の矩形の鉛直平板を放射状に固着して上部邪魔板10
を設けたものである。
るものであり、その上に水平円板9を設けたことによ
り、水出口管7の上方で圧力抵抗を形成して、ドレンの
吸い込みによって生じる吸い込み渦の渦底が水出口管7
に接近するのを抑制する。なお、下部邪魔板8の幅と水
平円板9の径は、共に水出口管7の内径の2倍程度であ
ることが好ましい。
を設けたことにより、液相内の流れを邪魔して渦の流速
を減速し、吸い込み渦の発生を抑制する。なお、上部邪
魔板10の高さは水出口管7の内径とほぼ同じであるこ
とが好ましい。また、上部邪魔板10を下部邪魔板8と
45°ずらして配置することにより、攪拌効果を向上さ
せることができる。
施の形態を示す断面図である。図に示す気水分離器1
は、図1に示す第1の実施の形態と、図2に示す第2の
実施の形態とを組み合わせたものである。すなわち、気
水分離器1の胴部内壁4に環状の水平邪魔板5を設け、
その下に矩形の鉛直邪魔板6を放射状に8枚設け、さら
に、水出口管7に下部邪魔板8を設け、その下部邪魔板
8の上に水平円板9を固着し、その水平円板9の上に上
部邪魔板10を設けたものである。
回渦の発生抑制効果と、鉛直邪魔板6による吸い込み渦
の発生抑制効果と、水平円板9による圧力抵抗の形成
と、上部邪魔板10による吸い込み渦の発生抑制効果の
すべてを具備し、水出口管7におけるガス巻き込みを効
果的に抑制することができる。
水出口管7におけるボイド率を超音波ボイド計を用いて
計測し、そのエコーレベルと気水分離器の水位との関係
を示したグラフである。このグラフは、発明者が本発明
の効果を確認するために、水出口管7における吸い込み
流量(流速)を変化させて、鉛直邪魔板6の下端近傍の
水位に対するボイド率を計測した結果をまとめたもので
ある。グラフの縦軸はボイド率に起因する超音波ボイド
計のエコーレベル(%)を示し、横軸は気水分離器の水
位を示している。ここで、ボイド率とは気液二相流にお
ける気体の占める流路断面積割合のことである。したが
って、ボイド率が0%(すなわちエコーレベルが100
%)であればガス巻き込みが完全に発生していないこと
になる。また、鉛直邪魔板6の設置部の範囲を破線で示
し、水出口管7の位置をグラフの左端としている。な
お、○は流量が最も多いとき(最多流量)、□は流量が
最も少ないとき(最少流量)、◆は流量が中間のとき
(中間流量)の実験結果を示している。
徴は、最多流量および最少流量のときには鉛直邪魔板6
の下端付近で急激に超音波ボイド計のエコーレベルが低
下し、鉛直邪魔板6の下端ではエコーレベルが0%とな
っていることである。つまり、気水分離器の水位が鉛直
邪魔板6の下端より下にあるときには、激しくガス巻き
込みを発生していることが分かる。また、中間流量の場
合においても、気水分離器の水位が鉛直邪魔板6の下端
を少し過ぎた辺りで急激に超音波ボイド計のエコーレベ
ルが低下し、水出口管7に至る前でエコーレベルが0%
となっており、激しくガス巻き込みが発生している。一
方、気水分離器の水位が鉛直邪魔板6の設置部の範囲に
あるときには高いエコーレベルを示し、効果的にガス巻
き込みの発生を抑えていることが分かる。以上のことか
ら、鉛直邪魔板6の効果が確認される。
離器におけるガス巻き込みを抑制することができるた
め、発電設備などにおいて、効率のよい運転を実現する
ことができる。
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更でき
ることは勿論である。
よれば、水平邪魔板により液相の旋回渦の発生を抑制
し、鉛直邪魔板により吸い込み渦の発生を抑制して、水
出口管におけるガス巻き込みを抑制することができる。
さらに、気水分離器の補強材としても有効に作用する
ため、気水分離器の小型化、附属配管などの最適化も図
ることができる。また、下部邪魔板上の水平円板によ
り圧力抵抗を形成し、上部邪魔板により吸い込み渦の発
生を抑制して、水出口管におけるガス巻き込みを抑制す
ることができる。さらに、気液二相流を上述した種々
の邪魔板に衝突させることにより、気水分離器の分離性
能を向上させることができる、などの優れた効果を有す
る。
示す図であり、(A)はその側面断面図、(B)は図1
(A)におけるB−B断面図である。
示す図であり、気水分離器の底部の斜視図である。
示す断面図である。
下端近傍のガス巻き込み抑制効果を示したグラフであ
る。
その断面図、(B)はその平面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 気液二相流の入口管を胴部に対して接線
方向に接続し、胴部内に流入する気液二相流の回転遠心
力を利用して、気液二相流を蒸気と水に分離する気水分
離器において、 上記気水分離器の胴部内壁に環状の水平邪魔板を設け、
さらに、その水平邪魔板よりも下の気水分離器の胴部内
壁に矩形の鉛直邪魔板を放射状に複数設けた、ことを特
徴とする気水分離器。 - 【請求項2】 気液二相流の入口管を胴部に対して接線
方向に接続し、胴部内に流入する気液二相流の回転遠心
力を利用して、気液二相流を蒸気と水に分離する気水分
離器において、 上記気水分離器の底部の水出口管に複数の鉛直平板を互
いに交差させてなる下部邪魔板の下端部を挿入して設
け、その下部邪魔板の上に水平円板を固着し、さらに、
その水平円板の上に複数の鉛直平板を放射状に固着して
上部邪魔板を設けた、ことを特徴とする気水分離器。
Priority Applications (1)
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1996
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