JPH10160108A - 原子力プラントの給水加熱器ベント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 給水加熱器外部ベント管におけるエロージョ
ンやコロージョンの発生を抑制することができる原子力
プラントの給水加熱器ベント装置を提供することであ
る。 【解決手段】 短期間のプラント停止時において、給水
加熱器内部ベント管１の内部に残留する凝縮水は、給水
加熱器内部ベント管１の下部の吸込孔１７が閉塞してい
る場合には、給水加熱器内部ベント管１に形成された凝
縮水案内部１９によりタンク７へ流入し、プラント再起
動時に給水加熱器内部ベント管１に凝縮水が残留するこ
とがなくなる。また、プラント通常運転時には不凝縮ガ
スに随伴され流入してきた凝縮水は、重力作用によって
タンクで回収され、不凝縮ガスのみ給水加熱器外部ベン
ト管９より復水器４へ排出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電プラン
トにおける給水加熱器内の不凝縮ガスを排出するための
原子力プラントの給水加熱器ベント装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、原子力発電プラントにおいては
原子炉に供給する給水をカスケード接続された複数台の
給水加熱器にて加熱している。給水加熱器にはタービン
から抽気された蒸気及び前段の給水加熱器からのドレン
水が供給され、この蒸気で給水を加熱する。給水と熱交
換を行った蒸気は給水加熱器内で凝縮され、ドレン水と
なって給水加熱器外部に排出される。

【０００３】このような給水加熱器の抽気蒸気の凝縮部
において、給水加熱器内へ流入してくる蒸気中に含まれ
ている不凝縮ガス（窒素、酸素、水素、アンモニア等）
が蒸気凝縮に伴って給水加熱器内に滞留してしまう。そ
のため、この不凝縮ガスを連続的に排出する必要があ
る。その排出方法として、大型原子力プラントでは給水
加熱器内の各支え板間で不凝縮ガスを収集しベント管を
通して復水器に排出する集中ベント方式が採用されてい
る。

【０００４】図７は、従来の給水加熱器ベント装置の構
成図である。給水加熱器２には、給水入口部１２より給
水が供給されＵチューブ６を通って給水出口部１３から
出ていく。一方、蒸気入口部１４からは蒸気が供給さ
れ、Ｕチューブ６内の給水と熱交換することにより凝縮
する。凝縮した蒸気はドレン水となってドレン出口部１
５から排出される。なお、ドレン入口部１６からは前段
の給水加熱器からのドレン水が供給される。

【０００５】給水加熱器２の内部でのこのような蒸気凝
縮に伴って、流入蒸気中に含まれていた不凝縮ガスが給
水加熱器２の内部に滞留する。この不凝縮ガスを除去す
るために、各支え板５の間から給水加熱器内部ベント管
１により不凝縮ガスを収集する。そして、給水加熱器ベ
ント出口部１８を介して給水加熱器外部ベント管９に流
出させ、さらに給水加熱器外部ベント管９を通して復水
器４へ排出する。なお、給水加熱器外部ベント管９には
ベント量を調節するためのベントオリフィス３が設けら
れている。また、支え板５はＵチューブ６を保持するも
のである。

【０００６】図８は、給水加熱器内部ベント管１の説明
図である。図８に示すように、給水加熱器内部ベント管
１には、各支え板５の間に不凝縮ガスを吸い込むための
吸込孔１７が設けられており、不凝縮ガスはこの吸込孔
１７から吸い込まれ給水加熱器内部ベント管１内へ流入
する。給水加熱器内部ベント管１内へ流入した不凝縮ガ
スは、給水加熱器外部ベント管９の一次側配管を通りベ
ントオリフィス３により不凝縮ガスのベント流量が制限
されて給水加熱器外部ベント管９の二次側配管を通って
復水器４へ排出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、復水器４へ
不凝縮ガスを排出することに伴って、給水加熱器２内で
凝縮した凝縮水が不凝縮ガスに随伴されて給水加熱器内
部ベント管１内へ引き込まれるので、給水加熱器外部ベ
ント管９はエロージョンやコロージョンの影響を受けや
すい環境となる。特に、給水加熱器外部ベント管９にお
けるベントオリフィス３の二次側では流れが高速になる
ため、エロージョンの影響を受けやすくなる。

【０００８】また、プラント停止時にはベント作用がな
くなり凝縮水の輸送能力が低下するので、給水加熱器外
部ベント管９が給水加熱器２のベント出口から上方へ引
き回されていると、給水加熱器外部ベント管９内に存在
した凝縮水は、重力作用により給水加熱器内部ベント管
１へ逆流する。そして、給水加熱器内部ベント管１下部
の不凝縮ガスを吸い込むための吸込孔１７より給水加熱
器２へへ排出されることになる。このときにゴミ等によ
って給水加熱器内部ベント管１下部の吸込孔１７が閉塞
すると、一時的に給水加熱器内部ベント管１内に凝縮水
が残留してしまう可能性がある。

【０００９】このプラント停止が極めて短時間の停止で
あり給水加熱器内部ベント管１内部に凝縮水が残留した
まま、プラント起動した場合には、凝縮水が急激に給水
加熱器外部ベント管９へ流入し、エロージョンやコロー
ジョンが発生しやすい環境となる。

【００１０】本発明の目的は、給水加熱器外部ベント管
におけるエロージョンやコロージョンの発生を抑制する
ことができる原子力プラントの給水加熱器ベント装置を
提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、給水
加熱器内部に設けられ不凝縮ガスに随伴されて給水加熱
器内部ベント管内へ運ばれた凝縮水を回収するタンク
と、給水加熱器内部ベント管に形成されその内部に滞留
する凝縮水をタンクに案内するための凝縮水案内部と、
タンク内に溜められた凝縮水を給水加熱器内部へ排出す
るドレン配管とを備えたものである。

【００１２】請求項１の発明では、短期間のプラント停
止時において、給水加熱器内部ベント管内部に残留する
凝縮水は、給水加熱器内部ベント管下部の吸込孔が閉塞
している場合には、給水加熱器内部ベント管に形成され
た凝縮水案内部によりタンクへ流入し、プラント再起動
時に給水加熱器内部ベント管に凝縮水が残留することが
なくなる。また、プラント通常運転時には不凝縮ガスに
随伴され流入してきた凝縮水は、重力作用によってタン
クで回収され、不凝縮ガスのみ給水加熱器外部ベント管
より復水器へ排出される。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、凝縮水案内部は、給水加熱器内部ベント管の口径
を、給水加熱器の内部に設置された支え板毎に給水加熱
器ベント出口部から上流に向かって徐々に小さくして形
成したものである。

【００１４】請求項２の発明では、請求項１の発明の作
用に加え、給水加熱器内部ベント管に滞留する凝縮水
は、口径の小さい方から大きい方へと流れタンクに導か
れる。

【００１５】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、凝縮水案内部は、給水加熱器内部ベント管内部の凝
縮水がタンクに導かれるように、給水加熱器内部ベント
管に勾配を付けて形成したものである。

【００１６】請求項３の発明では、請求項１の発明の作
用に加え、給水加熱器内部ベント管に滞留する凝縮水
は、給水加熱器内部ベント管の勾配により重力差でタン
クへ流入する。

【００１７】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、凝縮水を回収するタンクは、給水加熱器内部に代え
て、給水加熱器外部に設置したものである。

【００１８】請求項４の発明では、請求項１の発明にお
けるタンクの作用に加え、タンクのメンテナンス性が向
上する。

【００１９】請求項５の発明は、請求項１又は請求項４
の発明において、タンクに代えて、不凝縮ガスに随伴す
る凝縮水を不凝縮ガスから分離するサイクロンセパレー
タを設けたものである。

【００２０】請求項５の発明では、請求項１又は請求項
４の発明におけるタンクの作用に代えて、サイクロンセ
パレータで凝縮水と不凝縮ガスとを分離し凝縮水の給水
加熱器外部ベント管への流入を防ぐ。

【００２１】請求項６の発明は、請求項１又は請求項４
発明において、ベントオリフィスは、給水加熱器外部ベ
ント管内に代えて、復水器の管台内部に設置したもので
ある。

【００２２】請求項６の発明では、請求項１又は請求項
４の発明の作用に代えて、ベントオリフィスの二次側は
復水器内部となり、エロージョンやコロージョンの影響
を受けにくくなる。

【００２３】請求項７の発明は、請求項６の発明におい
て、復水器の管台内部に設けられたベントオリフィスに
代えて、多孔管を設置したものである。

【００２４】請求項７の発明では、請求項６の発明にお
けるベントオリフィスの作用に代えて、復水器の管台内
部に設けられた多孔管の孔にて不凝縮ガスのベント量を
調節する。

【００２５】請求項８の発明は、請求項１又は請求項４
の発明において、給水加熱器外部ベント管は、ベントオ
リフィスの設置位置より給水加熱器側の一次側配管の口
径大きくしたものである。

【００２６】請求項８の発明では、請求項１又は請求項
４の発明における給水加熱器外部ベント管の作用に加
え、ベントオリフィス一次側の給水加熱器外部ベント管
の流速を下げて不凝縮ガスに随伴される凝縮水を減少さ
せる。これにより、オリフィス二次側の加熱器外部ベン
ト管のエロージョンやコロージョンの影響を低減する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる給水加
熱器ベント装置の説明図である。図１（ａ）はその構成
図、図１（ｂ）は給水加熱器内部ベント管の説明図であ
る。

【００２８】この第１の実施の形態は、図７に示した従
来例に対し、不凝縮ガスに随伴されて給水加熱器内部ベ
ント管１内へ運ばれた凝縮水を回収するためのタンク７
と、このタンク７内に溜められた凝縮水を給水加熱器内
部へ排出するドレン配管８とを追加して設け、給水加熱
器内部ベント管１にその内部に滞留する凝縮水をタンク
７に案内するための凝縮水案内部１９を形成したもので
ある。

【００２９】この凝縮水案内部１９は、給水加熱器内部
ベント管１の口径が給水加熱器の内部に設置された支え
板５毎に給水加熱器ベント出口部１８から上流に向かっ
て徐々に小さくなるようにして形成され、また、給水加
熱器内部ベント管１の内部の凝縮水がタンク７に導かれ
るように給水加熱器内部ベント管１に勾配を付けて形成
される。その他の構成は、図７に示した従来例と同一で
あるので、同一要素には同一符号を付しその説明は省略
する。

【００３０】図１（ａ）において、給水加熱器２の内部
の給水加熱器ベント出口部１８には、凝縮水を回収する
ためのタンク７が設けられ、このタンク７に溜められた
凝縮水はドレン配管８にて給水加熱器２の内部へ排出さ
れる。このドレン配管８の下端は給水加熱器２内のドレ
ン水位以下の位置に配置される。これにより、給水加熱
器２内の不凝縮ガスがドレン配管８よりタンク７へ流入
することを防止している。

【００３１】次に、給水加熱器内部ベント管１には、図
１（ｂ）に示すように凝縮水案内部１９が形成されてい
る。すなわち、この凝縮水案内部１９は、給水加熱器内
部ベント管の内部に滞留する凝縮水をタンク７に案内す
るものであり、図２では、不凝縮ガスのベント流れの上
流方向に向かい各支え板５毎にその口径が徐々に小さく
なるように形成されている。

【００３２】いま、例えば、極めて短時間のプラント停
止が発生したとする。この場合、ベント作用がなくなる
ので、給水加熱器内部ベント管１の内部に残留していた
凝縮水は、給水加熱器内部ベント管１の下部の吸込孔１
７が閉塞していた場合には、給水加熱器内部ベント管１
の凝縮水案内部１９（口径の差によって生じる勾配）に
よりタンク７へ重力作用で導かれる。そして、タンク７
の凝縮水は給水加熱器２の内部へ排出される。

【００３３】従って、極めて短時間の一時的なプラント
停止後、給水加熱器内部ベント管１へ残留している凝縮
水がプラント再起動時に急激に給水加熱器外部ベント管
９へ導かれることを防止でき、給水加熱器外部ベント管
９がエロージョンやコロージョンの環境となることを防
止できる。

【００３４】以上の説明では、凝縮水案内部１９は、不
凝縮ガスのベント流れの上流方向に向かい各支え板５毎
にその口径が徐々に小さくなるように構成したが、給水
加熱器内部ベント管１の口径を変えずに多少勾配を付け
て形成するようにしても同様の効果が得られる。

【００３５】また、プラント運転中に不凝縮ガスに随伴
され給水加熱器内部ベント管１に流入する凝縮水は、給
水加熱器内部ベント管１からタンク７へ導かれ重力作用
によってタンク７の下部に集められる。タンク内部に溜
まった凝縮水はタンク７の下部のドレン配管８より給水
加熱器内部へ排出される。

【００３６】ここで、もしドレン配管８の下端が給水加
熱器２内部のドレン水位より高いと、給水加熱器２内の
不凝縮ガスがドレン配管８よりタンク７へ流入してしま
うので、そのタンク７内のドレン水の逆流の防止のた
め、ドレン配管８の下端はドレン水位以下とする。これ
により、不凝縮ガスのみタンク７の上部より給水加熱器
外部ベント管９に導かれ復水器４に排出される。つま
り、タンク７で凝縮水と不凝縮ガスとが分離されるた
め、給水加熱器外部ベント管９への凝縮水の流入は減少
する。

【００３７】このように、第１の実施の形態では、極め
て短期間のプラント停止に対して給水加熱器内部ベント
管１の内部に残留する凝縮水は、給水加熱器内部ベント
管１の下部の吸込孔１７が閉塞したとしても、給水加熱
器内部ベント管の勾配により重力差でタンク７へ流入
し、プラント再起動時に給水加熱器内部ベント管１に凝
縮水が残留することがなくなる。

【００３８】また、プラント通常運転時には、不凝縮ガ
スに随伴され給水加熱器内部ベント管１内に流入してき
た凝縮水は、重力作用によってタンク７で回収され、不
凝縮ガスのみ給水加熱器外部ベント管９を通って復水器
４へ排出される。従って、給水加熱器外部ベント管９の
エロージョンやコロージョンの環境となることを防止で
きる。

【００３９】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。図２は本発明の第２の実施の形態の説明図である。
この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形
態に対し、凝縮水を回収するためのタンク７を給水加熱
器２の内部に配置するのに代えて、給水加熱器２の外部
に設置したものである。その他の構成は、図１に示す第
１の実施の形態と同一であるので、同一要素には同一符
号を付し、その説明は省略する。

【００４０】図２に示すように、この第２の実施の形態
では給水加熱器２の外部に設置する。これに伴いドレン
配管８は給水加熱器２の底部に接続する。この第２の実
施の形態では、給水加熱器２の外部にタンク７を設けた
ことから、タンク７のメンテナンス性が向上する。

【００４１】次に、本発明の第３の実施の形態を説明す
る。図３は本発明の第３の実施の形態の説明図である。
この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形
態に対し、凝縮水を回収するためのタンク７に代えて、
不凝縮ガスに随伴する凝縮水を不凝縮ガスから分離する
サイクロンセパレータ１０を設けたものである。その他
の構成は、図１に示す第１の実施の形態と同一であるの
で、同一要素には同一符号を付し、その説明は省略す
る。

【００４２】図１に示した第１の実施の形態では、タン
ク７において重力作用により給水加熱器外部ベント管１
への凝縮水の流入を防止しているが、この第３の実施の
形態では、図３に示すようにタンク７の代わりにサイク
ロンセパレータ１０を設置し、凝縮水を含んだ不凝縮ガ
スの流れをサイクロンセパレータ１０内で旋回させるこ
とにより凝縮水を分離し、凝縮水の給水加熱器外部ベン
ト管１やベントオリフィス３への凝縮水の流入を防ぐ。
つまり、サイクロンセパレータ１０により、凝縮水と不
凝縮ガスとを分離し、凝縮水の給水加熱器外部ベント管
１への流入を防ぐことができる。

【００４３】次に、本発明の第４の実施の形態を説明す
る。図４は本発明の第４の実施の形態の説明図である。
この第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形
態に対し、不凝縮ガスの流れを調節するためのベントオ
リフィス３を、給水加熱器外部ベント管９内に設けるこ
とに代えて、復水器４の管台内部に設置したものであ
る。その他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と同
一であるので、同一要素には同一符号を付し、その説明
は省略する。

【００４４】図４に示すように、給水加熱器２内の不凝
縮ガスを復水器４へ排出するベント量を調節するための
ベントオリフィス３を、復水器４の管台内部に設置する
ことで、ベントオリフィス３の二次側配管をなくす。従
って、エロージョンやコロージョンの影響を受けにくい
環境とすることが可能となる。つまり、ベントオリフィ
ス３の二次側は復水器４の内部となるので、エロージョ
ンやコロージョンの影響を受けにくくなる。

【００４５】次に、本発明の第５の実施の形態を説明す
る。図５は本発明の第５の実施の形態の説明図である。
この第５の実施の形態は、図４に示した第４の実施の形
態に対し、復水器４の管台内部に設けられたベントオリ
フィス３に代えて、多孔管１１を設置したものである。

【００４６】図５に示すように、図４に示した第４の実
施の形態における復水器４の管台内部に設置したベント
オリフィス３の代わりに、多孔管１１を設置することに
よってもエロージョンやコロージョンの影響を受けにく
い環境とすることが可能である。この場合、多孔管１１
に設けられた孔にて不凝縮ガスのベント量を調節するこ
とになる。この第５の実施の形態の場合には、ベントオ
リフィス３が存在しなくなるため、ベントオリフィス３
の二次側はエロージョンやコロージョンの影響を受けに
くくなる。

【００４７】次に、本発明の第６の実施の形態を説明す
る。図６は本発明の第６の実施の形態の説明図である。
この第６の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形
態に対し、給水加熱器外部ベント管９のベントオリフィ
ス３の設置位置より給水加熱器２側の一次側配管の口径
大きくしたものである。

【００４８】図６に示すように、給水加熱器ベント出口
部１８から復水器４へ不凝縮ガスを排出する給水加熱器
外部ベント管９において、ベントオリフィス３の一次側
配管の口径を大きくする。これにより、ベントオリフィ
ス３の一次側配管の流速を低下させ、ベントオリフィス
３の二次側配管への不凝縮ガスによる凝縮水の随伴を低
減させる。従って、ベントオリフィス３の二次側配管は
エロージョンやコロージョンの影響を受けにくくなる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エロージョンやコロージョンを生じる原因となる凝縮水
を給水加熱器外部ベント管へ流入することを防止でき
る。また、ベントオリフィスの二次側配管についてエロ
ージョンやコロージョンの影響を受けにくい環境とする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の説明図であり、図
１（ａ）はその構成図、図１（ｂ）は給水加熱器内部ベ
ント管の説明図。

【図２】本発明の第２の実施の形態の説明図。

【図３】本発明の第３の実施の形態の説明図。

【図４】本発明の第４の実施の形態の説明図。

【図５】本発明の第５の実施の形態の説明図。

【図６】本発明の第６の実施の形態の説明図。

【図７】従来の給水加熱器ベント装置の構成図。

【図８】従来例における給水加熱器内部ベント管の説明
図。

【符号の説明】

１ 給水加熱器内部ベント管 ２ 給水加熱器 ３ ベントオリフィス ４ 復水器 ５ 支え板 ６ Ｕチューブ ７ タンク ８ ドレン配管 ９ 給水加熱器外部ベント管 １０ サイクロンセパレータ １１ 多孔管 １２ 給水入口部 １３ 給水出口部 １４ 蒸気入口部 １５ ドレン出口部 １６ ドレン入口部 １７ 吸込孔 １８ 給水加熱器ベント出口部 １９ 凝縮水案内部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給水加熱器の凝縮部に滞留する流入蒸気
   中に含まれる不凝縮ガスを給水加熱器内部ベント管で収
   集し、給水加熱器ベント出口部を介して給水加熱器外部
   ベント管に流出させ、前記給水加熱器外部ベント管内に
   設けられたベントオリフィスで前記不凝縮ガスのベント
   量を調節して復水器に排出するようにした原子力プラン
   トの給水加熱器ベント装置において、前記給水加熱器内
   部に設けられ前記不凝縮ガスに随伴されて前記給水加熱
   器内部ベント管内へ運ばれた凝縮水を回収するタンク
   と、前記給水加熱器内部ベント管に形成されその内部に
   滞留する凝縮水を前記タンクに案内するための凝縮水案
   内部と、前記タンク内に溜められた凝縮水を前記給水加
   熱器内部へ排出するドレン配管とを備えたことを特徴と
   する原子力プラントの給水加熱器ベント装置。
2. 【請求項２】 前記凝縮水案内部は、前記給水加熱器内
   部ベント管の口径を、前記給水加熱器の内部に設置され
   た支え板毎に前記給水加熱器ベント出口部から上流に向
   かって徐々に小さくして形成されたことを特徴とする請
   求項１に記載の原子力プラントの給水加熱器ベント装
   置。
3. 【請求項３】 前記凝縮水案内部は、前記給水加熱器内
   部ベント管内部の凝縮水が前記タンクに導かれるよう
   に、前記給水加熱器内部ベント管に勾配を付けて形成さ
   れたことを特徴とする請求項１に記載の原子力プラント
   の給水加熱器ベント装置。
4. 【請求項４】 前記タンクは、前記給水加熱器内部に代
   えて、前記給水加熱器外部に設置したことを特徴とする
   請求項１に記載の原子力プラントの給水加熱器ベント装
   置。
5. 【請求項５】 前記タンクに代えて、前記不凝縮ガスに
   随伴する凝縮水を前記不凝縮ガスから分離するサイクロ
   ンセパレータを設けたことを特徴とする請求項１に記載
   の原子力プラントの給水加熱器ベント装置。
6. 【請求項６】 前記ベントオリフィスは、前記給水加熱
   器外部ベント管内に代えて、前記復水器の管台内部に設
   置したことを特徴とする請求項１に記載の原子力プラン
   トの給水加熱器ベント装置。
7. 【請求項７】 前記復水器の管台内部に設けられた前記
   ベントオリフィスに代えて、多孔管を設置したことを特
   徴とする請求項６に記載の原子力プラントの給水加熱器
   ベント装置。
8. 【請求項８】 前記給水加熱器外部ベント管は、前記ベ
   ントオリフィスの設置位置より前記給水加熱器側の一次
   側配管の口径大きくしたことを特徴とする請求項１に記
   載の原子力プラントの給水加熱器ベント装置。