JPH094801A - 蒸気発生器における給水混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エコノマイザ付き蒸気発生器において、管束
部のコールドレグ領域に流入する給水及び再循環水を十
分に混合することができる給水混合装置を提供する。 【構成】 蒸気発生器は、給水ノズル１１が接続された
胴部と、該胴部内の管板１７に植設された管束部と、下
端が管板の上面から上方に離間して隙間２２を形成する
ように胴部内に配設された管群外筒１４と、該管群外筒
の上方の湿分分離器とを備える。該湿分分離器からの再
循環水と給水ノズルからの給水とは混合されて隙間２２
から管群外筒内に入るが、混合を確実にすべく、給水混
合装置が設けられている。該装置により、胴部と管群外
筒との間には、管束部のコールドレグ側に、管群外筒の
内部及び給水ノズルに連通するように上部開放の混合空
間２１が画成される。また、混合空間２１内には、給水
ノズルの下方に蛇行路２４を形成するように複数の混合
板２３ａ，２３ｂ，２３ｃが配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子力プラント，火力
プラント，化学プラント等における熱交換器もしくは蒸
気発生器（以下、蒸気発生器という）に関し、特に同蒸
気発生器に適用される給水混合装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】給水は、従来の蒸気発生器における給水
（二次冷却材）の流れを図３に矢印で概略的に示すよう
に、給水ノズル１に流入して、そこに取り付けられた給
水リング２から落下し、湿分分離器３からの再循環水と
混合した状態で、管群外筒４と胴部５との間のダウンカ
マー６を流下して、管板７の稍々上方部位でＵ字管の管
束部８に流入し、そこで、入口ノズル９から流入しＵ字
管内を貫流して出口ノズル１０から流出する一次冷却材
と熱交換するようになっている。このように、従来の給
水構造は、給水と再循環水とが混合して管群外筒４の外
側にあるダウンカマー６を落下する構造である。

【０００３】一方、図示しないが、給水と再循環水とを
分離して落下させ、給水についてはＵ字管の管束部のコ
ールドレグ側に流入させ、再循環水については同管束部
のホットレグ側に流入させ、Ｕ字管内の一次冷却材と熱
交換することにより、上述した図３のものより熱交換効
率を改善したエコノマイザ付き蒸気発生器も知られてい
る。更に詳しく述べると、このエコノマイザ付き蒸気発
生器の構造は、Ｕ字管の管束部のコールドレグ領域に対
応する管群外筒の外側の半円形領域において、胴部内面
との間に僅かな隙間を有する半円形内筒を上記管群外筒
の外側に設置して、該半円形内筒により囲まれた空間を
形成し、この空間内に給水を流し込んで下方に落下させ
るものである。この時、上記空間内では一部の再循環水
が給水と混合する。

【０００４】

【発明が解決しようする課題】しかし、給水と再循環水
には比較的に大きな温度差ΔＴがあり、蒸気発生器の出
力状態により異なるが、温度差ΔＴ＝１９０℃〜５０℃
にも達するため、それ等が十分に混合されないまま管束
部のコールドレグ領域に流入すると、局部的に高い熱応
力が発生し、応力腐食割れ等の問題が生じる可能性があ
った。従って、本発明の目的は、エコノマイザ付き蒸気
発生器において、管束部のコールドレグ領域に流入する
給水及び再循環水を十分に混合することができる給水混
合装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は、給水ノズルが接続された胴部と、該胴部
内の管板に植設されたＵ字管からなる管束部と、下端が
前記管板の上面から上方に離間して隙間を形成するよう
に前記管束部を囲んで前記胴部内に配設された管群外筒
と、該管群外筒の上方に設けられた湿分分離器とを備
え、該湿分分離器からの再循環水と前記給水ノズルから
の給水を混合して前記隙間から前記管群外筒内に供給す
るようにした蒸気発生器において、前記胴部と前記管群
外筒との間で、前記管束部のコールドレグ側に、前記管
群外筒の内部及び前記給水ノズルに連通するように上部
開放の混合空間を画成する空間画成手段と、前記混合空
間内で前記給水ノズルの下方に蛇行路を形成するように
配設された複数の混合板とからなる給水混合装置を提供
する。

【０００６】

【作用】蒸気発生器の運転中、給水は給水ノズルから、
コールドレグ側の混合空間に画成された入り、湿分分離
器からの再循環水の一部は、該混合空間の上部開口から
その混合空間に入り、残りの再循環水は、ホットレグ側
に選択的に流される。該混合空間には、混合板により蛇
行路もしくはそれに類似する流体通路が形成されている
ため、流路抵抗が増し、該蛇行路を通流する間に、給水
及び再循環水は十分に混合して、混合空間の下部に達
し、管群外筒と管板との間の隙間（管束流入部）から管
束部のコールドレグ側に流入する。給水及び再循環水は
十分に混合されているため、温度分布はほぼ均一になっ
ている。

【０００７】

【実施例】次に、本考案の好適な実施例について添付図
面を参照して詳細に説明するが、図中、同一符号は同一
又は対応部分を示すものとする。図１において、図示し
ない胴部内に設けられる９０°モデルのエコノマイザ構
造（給水混合装置）が斜視図で示されている。このエコ
ノマイザ構造は、半径方向に関しては、管束部（図示せ
ず）を外側から囲む管群外筒１４と図示しない胴部との
間に配設され、円周方向に関しては、左右の側板１９に
より給水ノズル１１を含むほぼ９０°の範囲にわたって
延びるように画定され、軸方向に関しては、管板１７か
ら給水ノズル１１の上方にまで延びる、９０°の内筒２
０を備えており、これ等の管群外筒１４，管板１７，側
板１９及び内筒２０、即ち空間画成手段により、上部が
開放した横断面が扇形の空間（混合空間）２１が画成さ
れている。胴部に取着された給水ノズル１１は、この空
間２１に連通している。

【０００８】該空間２１内には、管群外筒１４及び側板
１９に取り付けられた複数の混合板２３ａ，２３ｂ，２
３ｃが一方の側板から他方の側板に向かって、或いはそ
の逆に交互に延びて、給水の蛇行路２４もしくは流路抵
抗を増すための流体通路を形成している。実施例では３
枚の混合板が設けられているが、その数は任意の複数で
よく、また、形状，配列等についても適宜変更すること
ができる。

【０００９】管群外筒１４の下端は管板１７の上面より
も若干上方で終端し、両者の間に隙間２２を形成してお
り、また、管群外筒１４の内側には、図３の従来例と同
様に、Ｕ字管からなる管束部が配設されており、周知の
ように、該Ｕ字管の各々の一端（ホットレグ側もしくは
領域）から他端（コールドレグ側もしくは領域）に冷却
材が貫流するようになっているが、上述のエコノマイザ
構造はこのコールドレグ側に設けられている。

【００１０】蒸気発生器の運転中、給水２５は、給水ノ
ズル１１を介して空間２１に再循環水と分離して流入
し、空間２１の上部から同空間内に流入する一部の再循
環水と十分に混合しながら、比較的に狭いギャップを画
成する各混合板２３ａ，２３ｂ，２３ｃの作用下に蛇行
路２４を蛇行しながら流下する。そして、隙間２２から
管群外筒内の管束部のコールドレグ側に流入し、一次側
の冷却材と好適に熱交換する。

【００１１】図１の実施例ではエコノマイザ構造が９０
°モデルのものであったが、この角度は任意であり、例
えば図２に横断面で示すように、１８０°のほぼ半円形
としてもよい。図２において、２０ａは１８０°にわた
って延びる内筒であり、管群外筒１４の外側に胴部５に
接近して配設され、給水ノズル１１はこの胴部５を貫い
て、内筒２０ａが管群外筒１４，側板１９，管板（図示
せず）等と協働して画成する１８０°の空間２１ａに連
通している。管群外筒１４内には管束部を構成する多数
のＵ字管８ａが配設されている。また、該空間２１ａ内
には、上述した混合板と同様のものでよい複数の混合板
２３’が配設され、蛇行路を提供している。この場合、
蛇行路は図１の実施例のように１本ではなく複数本とす
ることが好適である。給水及び再循環水の流れとそれ等
の混合とは、前述の実施例とほぼ同様である。

【００１２】次に、縦軸に軸方向の位置、横軸に円周方
向の角度（θ）位置を示す図４〜図６を参照して、本発
明による混合板が無い場合と、本発明に従って混合板が
設けられた場合の給水及び再循環水の混合状態（温度分
布）に関する解析結果を説明する。図４〜図６は、例え
ば赤外映像装置のようなシステムを使用して撮像された
画像を模写して得られたもので、点（ドット）で埋めら
れたドット領域は、その部分における流体の温度が再循
環水の温度に等しいかほぼ近い高温領域であり、斜線領
域は、その部分の流体の温度が給水流入部での給水の温
度に等しいかほぼ近い低温領域であり、実線と点線との
間の幾つかの領域は、給水温度及び再循環水温度の中間
の温度領域であり、ドット領域に近いほど温度が高いこ
とを示している。

【００１３】図４は、混合板が無い場合であり、給水ノ
ズル１１にほど相当する給水流入部で流入した給水は、
そのまま落下し、管束流入部（隙間２２に相当する）で
は円周方向に明らかに大きな温度差が生じていることが
分かった。図５は、１枚の混合板を設けた場合であり、
ある程度の温度分布の改善が認められるが、満足しうる
程度の結果は得られなかった。また、図６は、本発明に
従って複数（２枚）の混合板を設けた場合であり、給水
流入部の近傍にある混合板の近くで既に給水と再循環水
が十分に混合され、管束流入部では実質的に温度差が生
じないことが分かった。

【００１４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、エコノ
マイザ付き蒸気発生器において、管束部のコールドレグ
側に、管群外筒の外側に給水が流入する混合空間を形成
し、そこに給水と再循環水の混合を促進するための複数
の混合板を設けて蛇行路を形成したので、管束部のコー
ルドレグ側に流入する流体の温度分布がより一様とな
り、熱応力の緩和に寄与し、熱衝撃に耐える信頼性の高
い蒸気発生器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による給水混合構造の好適な実施例を
概略的に示す斜視図である。

【図２】 本発明による給水混合構造の変形実質的を概
略的に示す横断面図である。

【図３】 従来の蒸気発生器の概略立面図である。

【図４】 混合板が設けられていない従来のエコノマイ
ザ付き蒸気発生器における給水と再循環水の混合状態を
示す模写図である。

【図５】 混合板が１枚だけ設けられているエコノマイ
ザ付き蒸気発生器における給水と再循環水の混合状態を
示す模写図である。

【図６】 混合板が本発明に従って設けられているエコ
ノマイザ付き蒸気発生器における給水と再循環水の混合
状態を示す模写図である。

【符号の説明】

３…湿分分離器、５…胴部、８ａ…Ｕ字管、１１…給水
ノズル、１４…管群外筒、１７…管板、１９…側板（空
間画成手段）、２０，２０ａ…内筒、２１、２１ａ…空
間（混合空間）、２２…隙間、２３ａ，２３ｂ，２３
ｃ，２３’…混合板、２４…蛇行路、２５…給水。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂口 善之 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給水ノズルが接続された胴部と、該胴部
   内の管板に植設されたＵ字管からなる管束部と、下端が
   前記管板の上面から上方に離間して隙間を形成するよう
   に前記管束部を囲んで前記胴部内に配設された管群外筒
   と、該管群外筒の上方に設けられた湿分分離器とを備
   え、該湿分分離器からの再循環水と前記給水ノズルから
   の給水を混合して前記隙間から前記管群外筒内に供給す
   るようにした蒸気発生器において、前記胴部と前記管群
   外筒との間で、前記管束部のコールドレグ側に、前記管
   群外筒の内部及び前記給水ノズルに連通するように上部
   開放の混合空間を画成する空間画成手段と、該混合空間
   内で前記給水ノズルの下方に蛇行路を形成するように配
   設された複数の混合板とからなる給水混合装置。